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  • 通信电源能效管理的几个办法

    数据中心作为信息技术应用的根本支撑,随着业务需求的变化而不断变革。特别是随着云计算的发展,数据中心的规模不断扩大,国家节能减排的要求越发严苛,数据中心提高运行效率、降低运营成本和节省能耗的需求日益明显,设备负载对于电源的压力越来越大。  突破电气销售总监颜辉在接受笔者的采访时表示,“目前,通信机房的电源系统在可靠性、灵活性、节能性、可维护性等方面都面临着前所未有的挑战,提高数据中心电源能效、应对行业的高速发展成为迫切要求。”  传统机房供电系统难堪重负  云计算的发展对传统的数据中心的机房供电系统提出了巨大的挑战。云计算创新性的技术和应用,为运营商带来了向综合信息服务提供商转型的机遇,已成为通信行业的重点发展战略之一。作为保障数据中心不间断持续运行的重要IT基础设施,传统供电系统压力倍增。  “云计算的兴起大大提高了设备运算密度,进而导致用电密度的迅速扩大。”颜辉介绍说,“供电系统、冷却系统、机房空间的需求相应增加,但对机房扩建、或者大规模改建的可行性非常小。这就是云计算给数据中心能源管理带来的重大挑战之一。”  让电源管理智能化  4G时代已经开启,数据流量的进一步增长对电信运营商通信机房建设的要求更不断提高,构建安全、绿色、智能的数据中心将是运营商持续关注的焦点。伴随着机房一体化的理念,电源作为通信机房所有设施可靠运作的最根本保障,电源的智能化管理和远程监控将成为机房科技创新的关键所在。  建设新一代绿色数据中心的过程中,提高数据中心电能利用率,加强动力系统的安全性管理,这些需求都为电源智能管理和远程监控技术奠定了创新的基础。  机房电源的智能化监控与管理可以充分保证电源系统的可靠性与可用性,便于设备的集中管理,降低管理成本,提高效率。特别是对于拥有多个分支机构,并且已经建成局域网环境的用户来说,实现对整个电源系统的集中监控将大大提高机房的科学维护水平。  此外颜辉对笔者介绍,目前,核心机房大多装机密集,各类电源设备分布较散,很难实现集中管理,同时很多基站机房部署位置偏远,人工管理不便,而且一些机房的环境对人体健康有一定的影响,这些问题广泛存在。随着技术的成熟和需求的增加,机房电源的智能化与远程控制将逐步成为电源管理共同的诉求点。  正是基于这些优势、问题与用户需求的结合,突破电气自主创新研发了智能PDU和远程PDU配电系统,实现了对整个用电系统的全面性、专业性、人性化的智能管理。  智能PDU中增加了控制芯片,能够进行电源智能管理。通过对用电设备进行包括电流、电压、温湿度等数值的读取和分析,可以对用电设备的关断电、重启进行远程操作。既可提升机房的安全性,又可实现用电的科学管理,从而实现综合节能。  远程PDU配电系统在智能PDU的基础上还表现出三大优势:在对负载进行动态监测的基础上,提供对负载的控制管理功能;系统更友好,实现更人性化的操作,易上手,降低对维护人员的要求;最主要的是能够兼容主流动环检测系统;设备并联功能也得到扩展,目前已实现16个PDU的并联。  基于这些优势,配电管理技术的智能化能够直接从电源管理的末端降低能耗,并且能实现对设备的安全防护,大大提高电源能效。  把握高压直流大趋势  通信机房广泛使用UPS保障不间断供电已有很久,但同时各运营商与厂商对于高压直流电源的研究与探讨也经历了很长时间的磨炼。如今,高压直流电源已经走出实验室,逐渐进入了大规模应用的阶段。特别是在高压直流电源技术入选国家重点节能技术推广目录后,高压直流电源设备获得了国家的节能政策支持,更加广泛地被电信、金融、IT等各个领域所认可。  高压直流电源目前已被公认具备节能效果良好、供电保障稳定性强、可维护性高、模块化设计使供电方式更灵活等优势,且对于运营商来说长期考虑投资回报比较高。  在高压直流电源的选择方面,中国联通和中国电信采用了240V标准,而中国移动采用的是336V标准。各大运营商在数据机房与基站的建设中,特别是在云数据中心的建设中,对高压直流电源给予了充分的重视。  突破电气在高压直流末端配电市场中已占得先机。凭借其成熟的产品解决方案与服务,在中国电信及其合建高压直流IDC中,突破电气获得七成以上的占有率。同时,2013年9月,广东移动对应用于云数据中心的336V高压直流电源系统进行招标,作为中标企业之一,突破电气的336V直流供电系统将参与到中国移动的首例规模试点项目。  此外,记者了解到,中国电信在2013年的电源产品采购中,已大幅度缩减UPS采购量,全面转向高压直流电源,未来在新建IDC中,计划全部采用高压直流电源系统来保障供电。  由此可见,推广高效、绿色节能的高压直流系统以进一步取代传统UPS已成为大势所趋。  电源市场发展机遇正好  在日前的“中国移动全球合作伙伴大会”上,中国移动董事长奚国华明确表示,中国移动将加快推进网络部署,计划在2014年底前部署50万个4G基站。中国联通也明确了3G向4G的演进路径,期望将联通“3G+4G”网络建设为覆盖最好的移动宽带网络。相信在未来各大运营商对于电源设备的集采需求与能效要求会不断提高,高压直流电源也将迎来前所未有的发展机遇。  “4G为电源产业带来的机遇与挑战并存,还需要产业链上下游共同推动发展。”颜辉表示,“面对行业的高速发展,突破电气一方面在2014年将投资2亿人民币兴建一个占地面积8万平方米的新厂房,同时加大技术研发投入,将大大提高产能;另一方面,市场策略由产品端向方案端、服务端转型,更加靠近客户与合作伙伴,致力于为客户提供更加专业、及时、完善的服务。”

    时间:2019-03-21 关键词: 电源技术解析 通信电源 能效管理

  • 通信电源如何维护

      若电源系统不能输出规定电流,电压超出允许波动范围,杂音电压高于允许值时间并持续10s以上者均判定为系统故障。原交流系统中的电压、频率或波形畸变超出规定范围持续时间大于60s者均判定为故障。为此,要保证通信电源系统的可靠性,有条件的通信部门应尽量从两个不同的地方引入2路市电输入,并设置2路市电电能自动倒换装置;所用设备要选用可靠性高的高频开关整流设备,采用模块化、热插拔式结构以便于更换,并合理配置备份设备。任何新技术、新设备未经充分验证、试运行前均不得进入供电系统。供电方式要大力推广分散供电,使用同一种直流电压的通信设备采用两个以上的独立供电系统,这也是今后通信网络容量和规模不断扩大、各种新业引入的新要求。为了尽量缩短设备的平均故障修复时间,要经常分析运行参数,预测故障发生的时间并及时排除。还要提高技术维护水平,采用集中维护、远程遥信、遥测维护。  实施集中监控管理是网络技术发展的必然趋势,是现代通信网的要求,也是企业减员增效的有效措施。各种电源设备要智能化、标准化,符合开放式通信协议。在实施过程中,三遥点的设置要合理,绝不是越多越好,要以可靠性、实用性为基本原则,宜简勿繁。在这一方面我站通过电源系统的遥信、遥测、远程集中维护等功能,在电源系统发生障碍时,由系统向维护人员自动发出寻呼信息,已经实现了电源无人值守。

    时间:2019-03-27 关键词: 电源技术解析 维护 通信电源

  • 通信电源电磁兼容性分析与测试

    1 引言为保证通信设备稳定可靠工作,电源在现代通信系统中的作用愈来愈重要。为此,国内外通信电源研发和制造者作出了积极努力,各种通信电源不断涌现,且趋向智能化,小型化、低功耗、高效率、长寿命,以满足通信和信息产业发展的需要。近年来,国内开始对通信电源的电磁兼容性提出一定要求,而欧美等工业发达国家已于90年代初期开始强制对电子产品及电气设备进行电磁兼容性能检测和改进,以减少电磁环境污染,保证电子设备正常可靠运转,保护人类良好生态环境。我国于80年代中期开始建立军用电磁兼容的测试手段,制定了相应标准。随着民用电子工业、信息产业的迅猛发展,为适应国际市场要求,90年代我国民用电磁兼容检测机构应运而生。到目前已基本建立了能适应国内外需求,满足不同行业技术标准要求的检测手段,为提高我国电子产品电磁兼容性能奠定了良好基础。通信电源作为通信电子产品的重要分支,其电磁兼容性能已引起国内外同行广泛关注,我国也制定了相应的技术标准。通信电源广泛用于通信网络,为保证通信设备、广播电视等系统可靠运行,提高通信电源的电磁兼容性能势在必行。2 通信电源电磁兼容标准及限值我国通信电源执行的电磁兼容标准基本参照了IEC61000系列、EN55022、EN50091-2:1996等国际和欧洲标准。我国对通信电源电磁兼容执行的标准有:GB9254-1998“信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法”YD/T983-1998“通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法”GB/T14745-93“信息技术设备不间断电源通用技术条件”说明:国内外标准对高频开关电源、电磁兼容性的抗扰度及传导和辐射骚扰均给出了明确的技术要求和限制。对UPS不间断电源,目前我国的国标仅对小型UPS提出传导和辐射骚扰电压限值,抗扰度等级和判定准则尚未明确规定。近年来进口的国外大、中型UPS不间断电源在国外电磁兼容检测机构测试时执行的是EN50091-2:1995欧洲标准,在我国新的国标未制定之前,参照国际或欧洲标准进行检测是可行的,对大型(额定输出电流大于400A)UPS辐射骚扰场强技术要求和限值,欧洲EN标准正在做进一步的研讨修定,如提出采用30m距离法给定测量结果等,传导骚扰的限值也正在考虑中。测试中,UPS的工作状态应满足下列条件:(1)额定输入电压;(2)普通操作模式;(3)额定输出功率的线性负载。静电放电抗扰度测试依据标准:最低要求:3级判定准则:B类射频电磁场抗扰度测试依据标准:最低要求:2级判定准则:A类电快速瞬变脉冲群抗扰度测试依据标准:最低要求:2级判定准则:A类这项测试应该在所有电源线和长度超过3m的电池连接线上进行;对于I/O信号和控制信号电缆的测试电平要被2除。测试应使用耦合钳,最小持续时间为1分钟。浪涌(冲击)抗扰度测试正在考虑中(依据标准为IEC 801-5)低频信号抗扰度测试工作中的UPS应耐受电源线上的低频信号传导骚扰,依据的标准是IEC1000-2-2,其详细描述在标准的附录D中。3通信电源电磁兼容问题分析开关电源或UPS电源常出现电压输入端传导骚扰电压过大,达不到标准限值要求。其原因通常是电源输入端未加EMI滤波器,或滤波器性能不良,滤波频段选择不适当以及电路布线不合理,分布参数产生影响等导致传导骚扰电夺过大。若合理选择品质优良的滤波器,陷波器以及精心布线,会显着抑制电源输入端的骚扰电压。但应特别注意所选元器件的指标,尤其电感和电容器的过流、耐夺、绝缘性能,以避免降低电源输出功率、绝缘耐夺性能。开关电源辐射骚扰场强超过限值,通常是整流模内部高频开关部件,如高频变压器、控制器、晶振等屏蔽不良引起空间辐射。此外,机箱设计不合理,缝隙大、接触导电不良,散热孔与电磁波辐射波长相比过宽过大都会降低电源屏蔽性能。现代通信电源均采用微机控制,实现电源自动管理和遥控、遥信、遥测等功能。但微机控制器引起的辐射骚扰不容忽视,应加以取舍或采取相应措施。对于UPS电源输出电压端通常也应加装滤波器和铁氧体磁环,以抑制输出电压端的射频干扰。新产品研发时应特别注重电磁兼容指标,请电磁兼容专家和对策工程师设计有关电路和结构,并与电源工程师共同提出总体设计,避免后期整改所带来的经济损失。后期对产品电磁兼容性的整改成本会大大高于先期设计的投入。

    时间:2019-03-26 关键词: 电磁兼容性 电源技术解析 通信电源

  • Power-One通信电源监控系统通信协议破解[图]

    Power-One通信电源监控系统通信协议破解[图]

    通信电源通常被称为通信系统的心脏,其工作不正常,将造成通信系统故障,甚至导致整个系统瘫痪。因此,为保证整个通信系统的畅通,节约人力成本和能源损耗,通信电源监控系统应运而生。通信电源监控系统对分布的通信电源设备和空调机房进行遥测、遥信和遥控,能实时监视和显示其运行参数,并自动监测和处理系统内各种设备的故障。鉴于国外发达国家通信电源监控系统的研发工作较早且产品成熟,我国相关研究工作通常是先借鉴国外的经验,然后研发具有自主知识产权的系统。其中,最关键的问题就是通信协议的破解。一般的破解思路是通过不断试探,截获通信信息,分析其规律性,进而推测得到通信协议,然后按此协议发送指令进行验证。这种方法具有一定的盲目性,工作量较大,而且具有一定的局限性。文中在破解美国Power-One通信电源监控系统时,以数据链路层通信协议的一般格式为指导,结合监控系统生成的各种文件,通过合理的逻辑推理和分析,破解通信规约和通信命令,并利用破解的通信命令直接对电源系统实施监控,实际验证其正确性。这种方法,准确性高、通用性强,而且节省时间和精力。1 通信协议解析1.1 解析思路通信协议(Communication Protoco1)是两个实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。协议定义了数据单元使用的格式,信息单元应该包含的信息与含义,连接方式,信息发送和接收的时序,从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。以下对Power-One通信电源监控系统所采用的通信协议进行破解。PowCom是一个基于Windows的通信软件,用于实现对Power-One的AC/DC电源变换系统的监控。破解时,运行上位机软件PowCom,并利用串口监听工具,截获Power-One通信电源监控系统上位机(PC)与下位机(即电源控制模块PCU)之间的通信信息,即捕获下行(PC→PCU)和上行(PCU→PC)数据帧。对于截获的上下行数据帧,首先根据高级数据链路控制规程HDLC帧结构如图1所示,推理出对通信协议的格式和各种功能命令;然后根据菜单界面和监控系统生成的各种文件,如配置文件(.pcg)、参数文件(.prm)、测试文件(.tst)和告警历史文件等,推理出各种功能命令中数据字段的格式。1.2 协议破解基于上述思路,就可以进行具体的解析。首先,将Power-One通信电源监控系统上位机(PC)通过串口Com1与PCU相连,运行上位机软件PowCom,选择通信(Communication)菜单下的菜单项端口设置(Port Setup),选择COM1口,波特率9 600 bit·s-1,如图2所示,然后选择该菜单下的菜单项Direct直接通信(Communicat ion)实现与PCU连接如图3所示。注意,通信采用10 bit异步方式:起始位1 bit,数据位8 bit,停止位1bil,无校验,波特率9 600 bit·s-1,必须与PCU设置相同。依次选择PowCom各个菜单下的各种监控功能,包括通信(Communication),如图3所示;监控(Supervision),如图4所示;使用工具(Uti lities),如图5所示,菜单下的各种监控功能。参照图1的一般格式,分析用SUDT SerialTrace Monitor截获的上下行数据帧,推断通信协议的格式如下:每个数据帧的第一个Byte均为FFH,由此推断为标志字段。最后一个Byte可能是校验和字段,经过计算,它是帧中其他字段的校验和。第2个Byte很显然是帧长字段。第3和第4个Byte在上下行数据帧中数值总是颠倒,初步推断为发送地址字段和接收地址字段,选择对不同整流模块进行监控操作,证明了上述推断,其中,上位机的地址始终为00H,下行接收地址为整流模块的地址。第5个Byte在下行数据帧时为01H,而在上行数据帧时为00H,推断为应答字段,即00H表示无须应答;01H表示必须应答。第6个Byte始终为01H,可能是结构控制字段。第7个Byte对每个监控功能而言都是惟一的,而在每对上下行数据帧中相同,故此推断为功能码或命令字字段。最后,第7个Byte与最后一个Byte之间的部分显然为数据字段,其长度为(帧长-8)。综合以上的分析推理结果,得到Power-One通信电源上下位机间通信协议的格式,如表1所示。其中,标志字段表示每一帧的开始,取值恒为FFH。帧长字段为帧中所有字段的字节数,取值范围为08H~FFH。发送地址和接收地址字段分别表示数据发送和接收者的地址,上位机监控系统地址始终为00H,整流模块的地址为01H~FFH。应答字段表示接受者是否需要对接收的数据进行回复:00H表示无须回复;01H表示必须回复。结构控制字段恒为01H。功能码字段为请求或响应数据帧的功能编码,取值范围为00H~FFH。数据字段为请求或应答数据,数据格式取决于具体的监控功能。校验和字段对帧中其他字段按字节计算的校验和,用于检测数据帧在传输中是否出现差错。在推断通信协议的同时,根据菜单功能与上下行数据帧的对应关系,可以解析出Power-One通信电源上下位机间的各种通信命令,如表2所示。1.3 数据字段解析在解析出表2中所列出的功能命令以后,下一步的工作就是解析出每一种命令数据字段的格式。这本来是一个耗时且繁琐的过程。但是,只要掌握文中的基本分析方法,特别是有效地利用监控系统生成的各种文件,最终能够获得令人满意的结果。1.3.1 设置日期/时间、日期/时间设置完成通过上位机PowCom菜单命令将日期和时间设置为2011年3月15日15时13分时,如图6所示,截获如下的设置日期/时间下行数据帧  将数据字段与预设定的日期和时间比对后,推断数据字段的格式如表3所示.其中,YY为年份(0~99);MM为月份(1~12);DD为日(1~31);hh为小时(0~23);mm为分钟(0~59),所有数据Byte以16进制表示。注意应答字段为01H,表示PCU必须回复。此时,截获到PCU回复如下的日期/时间设置完成数据帧,表示日期/时间设置成功。注意应答字段为00H,表示PC无须回复。FF 08 00 01 00 01 07 101.3.2 设置/更改密码、密码设置完成通过上位机PowCom菜单命令将密码设置或更改为8888时,如图7所示,截获如下的设置/更改密码下行数据帧  显然,数据字段为密码数字的ASCII码,因为十进制0~9对应的ASCII码30H~39H。注意应答字段为01H,表示PCU必须回复。此时,截获到PCU回复如下的密码设置完成上行数据帧,表示密码设置成功。注意应答字段为00H,表示PC无须回复。FF 08 00 01 00 01 08 111.3.3 验证密码、密码确认当通过上位机PowCom菜单命令输入错误密码5678时,截获如下的验证密码下行数据帧注意应答字段为01H,表示PCU必须回复。此时截获到PCU回复如下的密码确认上行数据帧根据PowCom此时的显示界面如图8所示,推断数据字段00H表示密码错误。同样,应答字段为00H,表示PC无须回复。当通过上位机PowCom菜单命令输入正确的密码8888时,截获如下验证密码下行数据帧  注意应答字段为01H,表示PCU必须回复。此时截获到PCU回复如下的密码确认(password confirmation)上行数据帧数据字段01H表示密码正确。同样,应答字段为00H,表示PC无须回复。1.3.4 其他对于其它数据帧的解析,只说明大致的解析方法和过程:在相关菜单运行相应的菜单项监控功能,将截获的数据帧与菜单项的参数、配置数据等进行比对,推断数据字段的格式。另外,在解析很多数据帧的数据字段时,参考了系统生成的相关文件。这样,既节省了大量的时间,又提高了推理的准确性。(1)借助于配置文件(.pcg),解析了与配置相关的数据帧,如表2中序号33~36和39~44。(2)借助于参数文件(.prm),解析了与参数相关的数据帧,如表2中序号1~6。(3)借助于测试文件(.tst),解析了与测试相关的数据帧,如表2中序号7~12。(4)借助于告警历史文件,解析了与告警相关的数据帧,如表2中序号25~28。2 实际验证首先利用串口调试工具替代PowCom上位机软件,直接与下位机PCU通信;然后将以上解析得到的下行(PC→PCU)数据帧逐一经串口调试工具发出,检查PCU是否正确响应,返回正确的上行(PCU→PC)数据帧,并正确无误地完成监控工作。图9~图13分别是设置日期/时间、设置密码、请求系统信息、请求历史告警数据和请求系统信息的测试截图。测试截图显示,利用破解的通信命令可以直接与PCU通信,并正确地完成监控工作。以图9为例加以说明。PC通过串口测试工具向PCU发送设置日期/时间下行数据帧通过串口测试工具截获的PCU回复如下的日期/时间设置完成(date/time set)数据帧FF 08 00 01 00 01 07 10表明设置日期/时间(set date/time)下行数据帧格式正确,PCU能正确识别,并成功设置日期/时间。3 结束语基于数链层通信协议一般格式的破解方法,对于各种数链层通信协议的破解具有通用性。但是,文中的破解结果具有一定的局限性,原因是Power-One通信协议的格式和通信命令并不是开放的和通用的。尽管如此,对于通信电源的监控管理人员以及通信电源监控系统的设计人员仍具有一定的理论指导意义。破解是手段而不是目的,下一步的工作是在此基础上设计适合中国国情,而且适应通信电源发展的监控系统和通信协议。通信电源地理上的分散化,必然要求监控的分布式,而分布式电源监控系统必然要求通信协议的规范化和统一化。因此,研究工作的重点是我国通信电源分布式监控软件的设计和实现。

    时间:2019-03-27 关键词: 监控系统 电源技术解析 通信电源 power-one

  • Vishay 推出新款Gen-2 TMBS 整流器 应用于通信电源和LED照明

    Vishay 推出新款Gen-2 TMBS 整流器 应用于通信电源和LED照明

    日前,Vishay Intertechnology, Inc.宣布,推出电流等级为5A~30A,采用4种封装形式的15个新款 200 V Gen-2 TMBS® Trench MOS势垒肖特基整流器。这些整流器的正向压降低至0.65V,使通信电源和LED照明应用能够高效运作。 今天发布的所有器件采用TO-263AB和TO-262AA封装。5 A V(B,I)T5202还采用TO-220AC封装,10 A V(B,I)T10202C、20 A V(B,I)20202G、V(B,I)20202C以及30 A V(B,I)30202C使用TO-220AB封装。整流器的最高工作结温达到+175 ºC。 TO-263AB的潮湿敏感度等级达到J-STD-020的1级,LF最高峰值为245℃。 TO-220AB、TO-220AC和TO-262AA封装的最高焊锡浴温度为 275℃,时间10秒钟 ,达到JESD 22-B106要求。器件符合RoHS指令2011/65/EU,符合JEDEC JS709A标准的无卤素要求。 器件规格表:

    时间:2014-09-26 关键词: Vishay led照明 通信电源 电源新品

  • 壮大中压MOSFET产品阵容 英飞凌推出OptiMOS 300 V

    壮大中压MOSFET产品阵容 英飞凌推出OptiMOS 300 V

    21ic电源网讯 英飞凌科技股份公司推出OptiMOS 300 V,壮大中压MOSFET产品阵容,树立功率场效应管市场新标准。300V OptiMOS 的发布有助于英飞凌进一步巩固其在通信电源、不间断电源(UPS)、电机控制、工业电源、和DC / AC逆变器等领域的市场领导地位。 新推出的OptiMOS 300 V有助于提高功率密度,降低系统成本,并提供更高的可靠性。而对于最终用户,这意味着节省能源成本。譬如,在AC/DC变换器的硬开关应用中,OptiMOS 300 V可以将电能损耗降低50%。这可让设计人员提高开关频率,因此减小无源器件乃至整个系统的尺寸。此外,OptiMOS 300 V提供更高的电压尖峰裕量,因此可提高60 V电信整流器设计的可靠性、安全性和易用性。另外,它还可减少级联高压开关型电源所需的级数。此外,OptiMOS 300 V也可以应用于110 V AC UPS。 英飞凌科技股份有限公司副总裁兼DC/DC 业务总经理Richard Kuncic表示:“借助300 V阻断能力,英飞凌将业界领先的OptiMOS技术扩展到目前的非主流电压等级,以支持不断演变的应用,如多电平变换器。由于OptiMOS技术性能优越,并且应用范围很广,所以,我们希望这个电压等级能成为功率场效应管市场的新标准。” OptiMOS 300 V结合快速二极管技术,其反向恢复电荷Qrr要比市场上次优的同类产品低70%。这一特性所带来的结果就是,体二极管表现平稳,并可最大限度减少电压过冲。与其他可用的产品相比,采用TO-220封装的OptiMOS 300 V能以低58%以上的优值系数(FOM: RDS(on) x Qg),提供业界最佳导通电阻(RDS(on))。这可以直接降低导通损耗,并提高电机控制等大电流应用的总体效率。 供货情况 OptiMOS 300 V提供两种封装形式:导通电阻为40.7 mΩ的D2PAK和导通电阻为41 mΩ的TO-220。两种封装形式的产品都已开始量产。

    时间:2015-06-08 关键词: MOSFET 通信电源 电源新品

  • 基于单片机的通信电源监控系统设计与实现

    基于单片机的通信电源监控系统设计与实现

    通信电源是通信网络的"心脏",通信电源系统稳定、可靠的运行直接关系到通信的稳定性及可靠性。目前大型通信电源的供电方式多采用集中供电的方式,一旦发生供电故障,将直接引起整个通信系统的瘫痪。 通信电源的传统维护方式主要依靠人工看守,工作量大,效率低下,造成设备发生故障而没有及时进行处理而产生的重大通信阻断时有发生。因此对在网运行通信电源设备实现远程实时监测,有利于及时发现电源故障,减少人为因素,对保证供电系统稳定、可靠运行显得十分重要。' 目前,通信电源系统广泛使用高频开关电源系统设备,其智能化程度高。在运行过程中,电源系统的具体运行要求很多,例如:若电源系统不能输出规定电流和电压或输出的电流、电压超出允许波动范围,杂音电压高于允许值时间并持续10 S以上者均判定为系统故障。原交流系统中的电压、频率或波形畸变超出规定范围持续时间大于60 S者也判定为故障。 为此,要保证通信电源系统的可靠性,通信部门应尽量从两个不同的地方引入2路市电输入,并设置2路市电电能自动倒换装置;所用设备要选用可靠性高的高频开关整流设备。 模块化、热插拔式结构以便于更换,并合理配置备份设备。供电方式要大力推广分散供电,使用同一种直流电压的通信设备采用两个以上的独立供电系统。为了尽量缩短设备的平均故障修复时间,要经常分析运行参数,预测故障发生的时间并及时排除。还要提高技术维护水平,采用集中维护、远程遥信、遥测维护。 实施集中监控管理是网络技术发展的必然趋势,是现代通信网的要求,也是企业减员增效的有效措施。各种电源设备要智能化、标准化,符合开放式通信协议。 1 框架结构及总体设计要求 通信电源监控系统的主要作用是随时监控电源的运行状态;对电压的波动、频率的波动、波形失真率、瞬时浪涌、瞬变脉冲、三相不平衡等各种质量特性指标进行监控;当故障发生时,能够及时采取相应措施并报警等。根据通信电源集中维护、统一管理的基本模式,监控系统在结构上是多级的分布式计算机监控网络,一般可分为四级:中心监控中心、区域监控中心、局站监控中心以及前端现场处理部分(包括智能设备、蓄电池检测仪、前端采集设备)。整个系统的框架结构宜采用树型结构(见图1),树型结构有很好的扩容性,以满足通信行业不断发展的需求。       图1 通信电源监控系统框架结构图 通信电源监控系统的主要功能设计如下: (1)实时监控及显示各个通信电源设备的运行参数及相应的工作状态,当设备出现故障时具有声光报警功能,以及时提示工作人员排除故障;(2)当故障发生时,能够及时实现主从电源准确无误的切换,同时还要保证切换时电压同频率,同相位,同幅值;(3)对通信电源系统具有完善的保护功能,防止系统出现过压、过流、频率或相位超差及过热等现象,当出现以上现象后及时采取措施;(4)通信功能:具有主从机组之间通信,与监控中心(上位机)通信等功能;(5)具有记录历史数据、状态的功能。 2 硬件电路设计 DS80C320是美国DALLAS公司推出的高速低功耗8位单片机,它采用了全新设计的处理器内核,去掉了冗余的时钟和存储周期,在同样的晶振速度下每个相同的指令执行速度可以被提高1.5~3倍。它可以与80C51/80C32兼容,使用标准8051指令集。 本系统实时监控通信电源系统的电流、电压、温度、频率及相位,并将相应的数据送入微处理器,同时采集蓄电池的电压、工作电流和环境温度,定时计算蓄电池的内阻送人存贮器及微处理器;并通过微处理器将数据送入上位机。具体模块分为微处理器及外设模块,电压采集及测试模型、电流采集及测试模型、温度采集及测试模型、频率及相位测量模块、输入及显示模块、控制量输出输入模块以及通信模块,如图2所示。   图2 监控系统硬件框图 在本系统当中,微处理器采用了DS80C320芯片,从而提高了整个系统的可靠性。同时为了准确记录蓄电池的状态而扩展了相应的外部存储器。根据采集精度要求以及被采集量的特点,电流、电压及温度测试采集模块采用AD公司的高性能l2位逐次逼近式模数转换器AD574A来完成,转换时间为25 s,线性误差为±1/2 LSB,内部有时钟脉冲源和基准电压源,单通道单极性或双极性电压输入,采用28脚双立直插式封装,并通过ADG508A扩展模拟量输入通道。频率及相差采集测试模块是将信号先经过具有迟滞特性的过零比较器转换为方波,然后通过双四选一开关4052送人单片机,完全能够满足伺服系统的要求。通过定时器]rn来计算频率和相差。I/O控制的主要功能是实现了对供电断路器进行有效控制,实现主路电源、备路电源及备用发电机的有效切换。输入及显示模块采用8位7段LED显示,显示的内容包括电流、电压、频率及相差等运行数据,这些数据可以通过按键进行简单的选择,同时通过发光二极管和蜂鸣器提示运行状态。本系统硬件部分利用串口1采用RS485标准接IZl实现与上位机的通信,完成传输数据和远程报警等功能。[!--empirenews.page--] 3 系统软件设计 3.1系统软件流程 系统软件部分采用NI公司推出的一套面向测控领域的软件开发平台:Labwindows/CⅥ 来进行开发。LabWin-dows/CVI是National Instruments公司(美国国家仪器公司,简称NI公司) 推出的交互式C语言开发平台。LabWin-dows/CVI将功能强大、使用灵活的C语言平台与用于数据采集分析和显示的测控专业工具有机地结合起来,利用它的集成化开发环境、交互式编程方法、函数面板和丰富的库函数大大增强了c语言的功能,为熟悉C语言的开发设计人员编写检测系统、自动测试环境、数据采集系统、过程监控系统等应用软件提供了一个理想的软件开发环境。 系统软件主程序部分的流程图如图3所示。   图3 主程序流程图 3.2软件部分的主要算法及功能 3.2.1蓄电池智能充放电算法的确定 正确合理的充放电可有效地延长蓄电池的使用寿命,本系统内置了蓄电池充放电算法的数据模型,利用下位机采集上传的数据自动生成容量对应曲线与之进行比较运算,用于确定下位机对蓄电池的充放电的管理,从而实现了蓄电池的智能充放电功能。 蓄电池智能充放电算法很多,本系统采用的算法是:神经网络算法。 神经网络算法是利用计算机来模拟大脑信号处理过程的人工智能技术,由大量简单的神经元广泛连接形成复杂的非线性系统,对采集数据进行自动归纳,从中获取这些数据的内在规律。蓄电池是一个高度非线性系统,通常很难对其充放电过程建立合理准确的数学模型。所以,在给出外部激励的条件下,神经网络算法能够利用神经网络的学习能力和并行结构模拟电池非线性特性来估计SOC值。 SOC估计采用典型的三层神经网络,其中输入、输出层的神经元个数由实际系统需要决定,中间层神经元个数取决于系统复杂度及分析精度要求。在神经网络法中,系统输入量包括电池电压、环境温度、充放电电流、电池内阻、累积放出电量等。输入量类型、数量是否选择合适会直接影响到方法模型的计算量和准确性。 3.2.2数字滤波算法 根据本系统采集精度较高、被采集的模拟量变化缓慢的特点,采取了中值滤波法来从采样数据列中提取出逼近真值的数据。中值滤波是对某一被测参数连续采样N次(一般N取奇数),然后把N次采样值从小到大,或从大到小排队,再取其中间值作为本次采样值。中值滤波对于去掉偶然因素引起的波动或采样器不稳定而造成的误差所引起的脉冲干扰比较有效,可对电流、电压、温度等数据进行多周期采样,每次采样后和有效采样值比较,如果变化幅度不超过一定幅值,采样有效;否则视为无效放弃。 4 抗干扰措施 由于系统中存在功率较大的设备,而且具有一定的电磁干扰,干扰一旦串入系统,轻则会引起误报,严重时就会导致整个系统瘫痪,甚至造成重大事故。本系统从硬件和软件两方面采取了抗干扰措施,从而保证了监控系统的可靠运行。 在硬件方面,利用光耦合器件对单片机与各种传感器、开关、执行机构隔离开来,以防止串模干扰,同时在电源进线端加去耦电容,削弱各类高频干扰,以提高硬件的抗干扰性。 在软件方面,利用了DS80C320提供的内部可编程硬逻辑看门狗来保证程序的安全性。 5 结语 与常规的电源系统相比,通信电源系统应能自动、连续、实时地监控所有变、配电设备的运行/故障状态和运行参数,还应具有故障的自动应急处理能力。实践证明, 基于DS80C320的通信电源监控系统性能优良,完全满足电源系统稳定性高的要求,具有很好的抗干扰能力,保证了整个智能建筑安全、可靠地运行。

    时间:2015-05-11 关键词: 监控系统 单片机 电源技术解析 通信电源

  • 全在线蓄电池放电安全节能技术

    全在线蓄电池放电安全节能技术

    通信后备蓄电池质量是通信网络供电不间断的重要保障,是整个通信电源设备供电保障,保证通信网络正常运行的最后一道防线。根据蓄电池特性和维护要求,蓄电池放电容量测试工作是必不可少的。本文论述了当前两种蓄电池放电容量测试技术的利弊,提供了一种创新性的全在线蓄电池放电安全节能技术,为解决业界几十年来蓄电池放电测试的安全隐患问题进行有益的探索。1 当前电池放电技术分析1.1 离线式放电法技术分析(1)将其中一组电池脱离系统后,一旦市电中断,系统备用电池供电时间明显缩短,何况此时尚不清楚另一组在线电池是否存在质量问题,此放电方式事故风险性高。如要用此方式放电,建议提前启用发动机组,并确保发电机组、开关电源等设备能正常运行,保证安全;(2)离线放电结束后的电池组与在线电池组间存在较大电压差,若操作不当将引起开关电源和在线电池组对离线放电后的电池组进行大电流充电,产生巨大火花,易发生安全事故。用此方式放电,需要配备一台整组智能充电机,对该离线电池组先充电恢复后再并联回系统,以解决打火花问题,这样将使系统更长时间处于单组供电状态,事故风险高。另通过调整整流器输出与被放电的电池组电压相等后进行恢复连接。上述操作一定要谨慎操作;(3)此放电方式操作时既要脱离电池组的正极,又要脱离电池组的负极,尤其是脱离电池组负极时需要特别小心,操作不当引起负极短路,将造成系统供电中断,导致通信事故的发生;(4)此方式是将电池通过假负载以热量形式消耗,浪费电能,影响机房设备运行环境,需要维护人员时刻守护以免高温引发事故。1.2 在线评估式放电法技术分析(1)调整整流器输出电压至保护低压值(如46V),使所有后备电池组直接对实际负荷进行放电至整流器输出电压保护设置值。由于现网系统设备绝大多数电池配置后备供电时间为1~4h,放电电流大,应考虑电池组至设备供电回路压降及设备低压工作门限,以及保证系统供电安全,在线评估式放电其调整整流器输出电压不允许过低(如46V),放电深度有限,对实际负载的放电时间掌握比较困难,评估电池容量难以准确,对电池性能测试有不确定因素存在,从而对保持电池组活性这一放电测试目的难以达到维护预期工作效果;(2)如果两组电池都有失容或欠容、落后等质量问题,当其放电至整流器输出保护值的时间,不易被维护人员及时发现,此时可能后备电池容量所剩无几,存在高风险。在此情况下,此放电方式比离线放电方式安全性更低;(3)由于放电深度有限,对保持电池组的活性这一放电测试的目的无法达到,更为关键的是在全容量放电的实践中我们经常发现有些电池组在放电前期表现正常,但到中后期,有些落后电池才开始逐步暴露出来。这一部分落后单体,于此放电方式的深度不够而没有被发现。所以我们称此放电方式为在线评估式,它只能大致评估电池组性能,或检测此电池组可以放电至此保护电压的时间长短,而无法进一步检查除此时间外究竟还能放电多长时间;(4)组间电池放电电流不均衡。各组电池将根据自身情况自然分摊系统的负荷电流来放电,落后电池组,内阻大,分摊电流小,而健康电池组,内阻低,分摊电流大,造成某些落后电池因放电电流不够大而无法暴露出来的现象,达不到我们进行放电性能质量检测目的。综上所述,在中心机房蓄电池必须定期进行容量测试的需求下,目前两种容量测试方法,各有特点又各有弊端,离线放电方法虽然可以达到蓄电池容量测试的目的,但是工作量太大,系统安全性偏低,而在线评估式放电方法虽然工作量比较小,但是系统安全性低,达不到蓄电池容量测试的目的,潜在的安全隐患大。因此,当前的蓄电池容量测试方法必须改革,现将引入一种全新的、科学的容量测试技术——全在线放电技术,以使电池放电容量测试达到预期维护质量检测效果,电池放电维护操作简便安全,提高了维护工作效率易得到有效的落实。2 全在线放电技术分析全在线放电技术指被测电池组通过串接电池组全在线放电测试设备提升在线供电电压,以自动稳流或恒功率控制输出,使被测电池组对在线负载设备进行供电,实现被测电池组恒电流放电测试或恒功率放电测试,达到安全节能维护效果。系统技术原理图如图1所示。图1 蓄电池全在线放电设备工作原理图放电技术原理如图2所示。被测电池组的全在线放电原理分析:如图2所示,在被测电池组的正极串联电池组全在线放电设备,使被测组电池所在支路的电压略高出整流器输出或另一组电池的电压,这样就能使该组电池对实际负荷进行放电,在其放电过程被测电池组电压随着放电时间的变化(延长)而变化(逐渐下降),通过全在线放电设备进行自动电压补偿调整,保证被测电池组始终保持恒定的电流或恒定的功率进行放电,当电池组放电终止电压、容量、时间和单体电压达到我们预期所设置的放电门限值时,完成放电测试。实现该电池组在线放电测试目的和预期维护效果。全在线放电工作原理,如图3所示。图2 全在线放电原理图3 在线放电工作原理图2.1 在线放电结束后,自动完成在线充电恢复等电位连接被测电池组放电测试结束后,电池组全在线放电设备自动进入充电程序,引导在线开关电源的整流输出,经过全在线放电测试设备的充电、等电位控制保护电路自动对被测放电的电池组进行限流充电,自动完成在线等电位连接,根据全在线放电测试设备系统提示操作要求,恢复系统的正常连接后,全在线放电测试设备退出服务,完成结束蓄电池组全在线放电、充电恢复等电位正常连接全过程。另一组电池以同样的方式进行在线放电容量测试。如图4所示。图4 在线充电自动控制等电位连接工作原理图2.2 在线放电“无缝连接”技术为确保电池放电测试的安全性,电池组全在线放电设备在串联接入电池组正极时要求以无缝连接方式,如图5所示。图5 在线放电容量测试接线图电池组在线放电测试无缝连接操作,“设备”接入应遵守“先接三,后拆一”,即为先接电源线L1、L2、L3,后拆原电源连接线L5;“设备”成测试退出服务,应遵守“先接一,后拆三”的原则,即为先接原电源连接线L5,后拆电源线L1、L2、L3。3 在线放电技术与当前放电技术对比分析3.1 与离线放电技术对比分析(1)放电过程最大限度保证电池组备用电能,最大限度降低放电测试造成系统瘫痪的风险;(2)电池组放电后能自动进行充电恢复,克服离线放电后等电位接入系统操作难度大及潜在安全等问题;(3)电池组存储的电能最大限度地得到利用,克服了离线放电能源的浪费,基本没有发热现象,不存在高温的危险,不影响机房环境温度;(4)仅在电池组的正极进行无缝连接操作,避免了离线放电因操作不当引起的短路风险;(5)该设备一旦串联接入电池组的正极,设定相关放电参数后,所有放电充电工作自动完成,维护人员可以进行其它工作,降低工作强度,提高工作效率。3.2 与在线评估式放电技术对比分析(1)全在线放电方式能够达到深度放电保持电池活性及检测落后电池的放电测试目的,充分把握电池组剩余容量和后备供电时间;(2)在放电过程中最大限度地保证电池组备用电能,最大限度地降低了容量测试造成系统瘫痪的风险;(3)全在线放电方式能够实现各组电池以相同电流进行分组放电,任何落后单体电池都能暴露出来,克服了在线评估式放电的局限性;(4)全在线放电设备一旦串联接入电池组的正极,设定相关放电参数后,所有放电充电工作自动完成,维护人员可以进行其它工作,降低工作强度,提高工作效率。

    时间:2018-09-10 关键词: 开关电源 电源技术解析 通信电源 离线放电

  • 基于通信电源的监控系统组网方案

    基于通信电源的监控系统组网方案

    1 引言《通信电源和空调集中监控系统技术要求》中规定监控系统在结构上是一个多级的分布式计算机监控网络[2],一般可分为三级,即监控中心(SC—Supervision Center)、监控站(SS—Supervision Station)和监控单元(SU—Supervision Unit)。对于通信电源监控系统来说,没有必要设置监控中心,因此可以简化为两级集散式结构,由上位机和下位机组成[1-2]。2 通信电源监控系统组网方案探讨通信电源监控系统的组网目前主要可以考虑采用以下几种方案:第一种是目前仍然广泛使用的主从式总线网络,这种网络结构以上位机为中心,通过RS485或RS422接口将各种具有通信功能的下位机连接起来,采用查询方式来实现遥测、遥信和遥控功能,下位机与智能设备之间则可以采用点对点的串行通信(RS232)。这种结构的优点是可以十分方便的实现小规模监控系统,缺点是组网受到通信距离的限制。第二种是现场总线网络,它放弃了传统的主从式网络结构,实现了真正意义上的全分布式结构,使得每一个下位机都可以当作网络中一个对等的节点。同时它还提供了到上一层网络的接口,可以方便的接入SCADA系统,实现远程通信及远程下载功能。其缺点是在与计算机互联时,还需要专门的网关,而且标准众多,难以普及。第三种是以太网网络,随着计算机技术的发展,目前在有些通信电源监控系统中应用了以太网技术。这里的以太网是指由下位机和上位机直接通过以太网互连而生成的对等网络,在这种结构中,不仅下位机之间是对等的,而且计算机作为 “上位机”的概念也变得非常模糊。与前两种方案相比较而言,它具有较高的速度,但其缺点是造价不菲,难以适用于通信电源监控系统。通过上述分析可以看出,传统的主从式网络最适合于通信电源监控系统的组网,但由于受到距离限制,因此必须加以改进。本系统利用现有的PSTN网解决了这一问题,即下位机与上位机之间的通信通过PSTN网实现,下位机与智能设备之间的通信则通过RS485构成主从式网络实现。3 通信模块硬件电路设计下位机作为直接面向设备的从机需要与上位机进行远程通信,同时下位机还要作为主机与各种智能设备通信。因此在本系统中同时采用了RS232和RS485 两种通信方式,其中下位机与上位机之间的通信通过RS232接入PSTN网实现,完成获取参数、传输数据以及远程报警等功能;下位机与各种智能设备之间的通信则通过RS485组网实现,获取数据及其工作状态[4]。在本系统中,通信模块采用了单独的微处理器DS80C320,它在普通单片机基础上为P1口也定义了第二功能,从而拥有四个全双工串行通信口、六个外部中断、三个定时/计数器,而且在指令上与8051完全兼容,对于监控系统的通信单元来说十分适用。3.1 下位机与上位机之间的通信下位机与上位机之间的通信采用了PSTN网作为媒介,可以通过以下三种方案实现:第一种方案是采用专用Modem芯片,将Modem的功能直接在下位机中实现;第二种方案是扩展一个类似PCI或ISA的插槽,通过内置Modem连至PSTN网;第三种是扩展一个标准的全双工RS232通信接口,通过外置 Modem连至PSTN网。以上三种方案中,第一种方案具有成本低、便于集成化设计的优点,但缺点是软硬件的设计较为复杂,系统可靠性不高;第二种方案与内置Modem和扩展槽的硬件设计密切相关,不利于维护和升级;第三种方案具有通用性好、可靠性高、维护方便的优点,因此在本系统中采用第三种方案来实现下位机与上位机之间的通信。8251是通用同步/异步收发器,它具有独立的接收器和发送器,通过编程可以以单工、半双工或全双工的方式进行通信。同时它还提供了多个控制信号,可以方便的实现与Modem之间的互联。由DS80C320的ALE、、组合产生2MHz脉冲作为8251的时钟信号,同时这一脉冲经过CD4024组成的分频器进行64分频后作为8251的接收、发送时钟。8251的片选信号与地址译码器74LS138的 相连,控制/数据端接地址线A0,因此,8251的控制字寄存器和状态字寄存器的地址为BFFFH,数据缓冲地址为BFFEH。RXD和TXD完成数据的接收和发送,其他控制信号完成单片机与Modem之间的状态控制和检测:振铃指示信号RI经电平转换以后接至DS80C320的外部中断;载波检测信号CD经电平转换以后接至DS80C320的P1.1。当上位机拨号呼叫下位机时,振铃指示信号RI产生振铃,作为外部中断源产生中断,通信处理器复位P1.1输出有效DTR信号,摘机进入应答通信状态。3.2 下位机与智能设备之间的通信下位机与智能设备之间采用RS485主从式通信。RS485采用平衡发送和差分接收的方式来实现通信,具有很强的抗共模干扰能力,传输距离在10Kbps传输速率下可达1.2公里。其具体实现方案如图1所示。图1 RS485通信的整体实现方案在采用这种通信方案时应注意以下几点:(1) 在总线末端应接一个匹配电阻,吸收总线上的反射信号,消除信号传输中的毛刺,保证信号纯度;(2)当总线上无信号传输时,处于悬浮状态,易受到干扰。因此应在差分信号的正、反端之间,正端与电源之间,反端与地之间各串接一个10K电阻,这样一来,当总线上无信号传输时,正端电平约为3.3V,负端电平约为1.7V,此时即使有干扰信号,也很难产生串行通信的起始信号“0”;(3)由于RS485是一种半双工的通信方式,发送和接收共用一条通道,本系统采用MAX485对其进行扩展,接收、转换功能由和DE控制,因此必须采用处理器的一根口线控制其工作方式。由于单片机复位时,各端口均为高电平,因此在连接时必须注意将该口线与DE相连,其反向信号与相连,以保证系统复位时,主从机都处于接收状态。4 通信模块软件设计4.1 上位机与下位机通信流程上位机与下位机之间的通信包括上位机主动呼叫、下位机响应呼叫和下位机报警呼叫、上位机响应呼叫两种情况,其软件流程分别如图2、图3所示(只给出了下位机部分的程序流程)。4.2 下位机与智能设备通信流程由于RS485是半双工的通信方式,发送和接收均由同一器件和同一通道完成,因此控制信号高低电平的转换十分关键。本系统将单片机的发送中断标志TI和接收中断标志RI作为切换的参考,但此时必须注意应保证控制端、DE的信号有效脉宽大于发送或接收一帧信号的长度。其具体的软件流程如图4所示。图4 本地通信程序框图5 实验结果以交、直流电压为例给出该监控系统测试结果(测试用标准表为ESCORT3155A;测试环境温度均为180C)。直流电压信号测试结果如表1所示;交流电压测试结果(以A相交流输入为例)如表2所示。从以上实验结果可以看出,系统具有较高的测量精度,完全可以满足《通信电源和空调集中监控系统技术要求》中的规定。6 结束语文章首先对通信电源监控系统目前存在的几种主要组网方案进行了分析,得出了传统的主从式网络优于其它组网方案而更适合于通信电源监控系统组网的结论,并针对传统的主从式网络受距离限制的缺点提出了一种改进方案。实践证明该改进方案对于目前已相当普遍的通信电源监控系统十分适用,基于该组网方案的通信电源监控系统具有采集精度高、成本低廉、便于升级等优点。参考文献:[1].RS485datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS485_585289.html.[2].RS232datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS232_585128.html.[3].DS80C320datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/DS80C320_267973.html.[4].PCIdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/PCI_1201469.html.[5].CD4024datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/CD4024_1865246.html.[6].74LS138datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/74LS138_1054480.html.[7].MAX485datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MAX485_859396.html.

    时间:2018-09-12 关键词: 方案 监控系统 电源技术解析 通信电源

  • 通信电源的节能方案

    通信电源的节能方案

    1 前言“节能减排”成为2008年通信领域最热门的话题之一,行业内对此进行讨论和交流的研讨会不断召开,中国移动等运营商甚至为此成立了专门的管理办公室。多家运营商在各类产品的集中采购中,将是否具备节能功能作为重要的技术评价指标。在中国移动和联通的集中采购中,通信电源全系列的产品都明确了“节能减排” 的功能要求。中兴通讯动力产品线关注通信电源及UPS产品的节能功能已有两年时间,通信电源方面之前已为国内及国际运营商开发过定制版本,模块化UPS产品也在研发初期将相应节能功能写入开发任务书。随着通信电源产品节能功能的实现和模块化UPS产品T080的问世,中兴动力产品的“呼吸式”功率管理也应运而生。2 呼吸式功率管理的意义通信电源和UPS的效率在50%以上的负载条件下都可以达到90%,自身能耗不到10%,从绝对值来说,这类电源转换设备的功耗远小于主设备和空调等动环设备。但具体到自身的运行可以看出,由于通信电源和UPS初始容量设计时,同时考虑了最大负载、蓄电池充电容量和备份容量,导致了实际运行负载往往处于轻载和超轻载状态,这种状态下,电源转换设备的效率往往较低,因此增加了自身的损耗。“呼吸式”功率管理通过跟踪负载的变化,控制功率模块的开通与休眠,使系统尽量在最佳效率点附近进行工作,将功率模块的备份方式从热备份变为冷备份和半冷备份,减少处于轻载和超轻载状态下运行的模块。对于整个动力系统而言,减少电力使用,节省电费,提升运营商TCO。3 呼吸式功率管理的效益测算从通信机房整体看,“呼吸式”功率管理仅仅是在不到10%的效率上做文章,但对于电源自身而言,从轻载的85%效率提升到92%左右的高效率,电源设备自身节能则接近50%。以基站电源200A配置为例,如为50A四个整流器组成,长期工作负载不超过40A的工可作情况下,采用中兴“呼吸式”功率管理,可每天节电3~4度。一年内总节电达1000度以上,假设电价1元/度,则一个这样的站点每年可能节约超千元。以通信电源的使用寿命大多在10年左右,也就是在整个的设备使用周期,节能费用相当于设备总价的80%以上。对于单省基站数量15000个点的运营商的中等规模省份来说,每年可以节省电费超过1500万元。4 呼吸式功率管理的实现方法呼吸式功率管理实现的方法主要有三方面:(1) 通过跟随负载功率 控制功率模块的开启和休眠,使系统工作于最佳效率区域,实现效率的最优化和节能的最大化。以通信电源为例,其工作的最佳效率段在50%~80%的负载段(见图1),通过最佳效率跟踪,避免多模块开启导致的长期轻载工作。(2) 降低休眠功率 为更深入的节能,需进一步降低功率模块的休眠功耗。传统软关断模式,休眠功率约为15W~20W,3~4个模块的休眠功率也达到50W~80W,占通信电源节能的比例较大。因此,中兴新一代通信电源将整流模块的休眠功耗降低到5W以下,在功率模块开关的基础上,锦上添花,进一步强化节能效果。(3)通过节能模式的变化实现满足不同客户需求的节能 呼吸式功率管理,采用安全、节能、错峰、自由四种模式相结合的控制方式,节能功能需求不同的客户可根据现网条件,针对现有局站、新建局站在改造和新建采用不同的控制模式,并结合动力环境监控,实现最优化的控制。 5 呼吸式功率管理的软硬件容错设计动力设备作为基础网络产品,其可靠性是第一位的。呼吸式功率管理本质上是通过软件对硬件的控制实现能耗的管理,某种程度上存在一定的可靠性风险,必须在通过软硬件的容错设计给予可靠性的确保,其主要措施如下。(1)工作与休眠的功率模块定期切换(见图2),确保不同模块的工作时间保持基本的一致,避免少数模块长期工作而另一部分模块长期休眠导致的可靠性隐患。(2)对功率模块的冗余备份数量的控制,通过结合软件计算和人工菜单定义,既确保节能效果,又确保冗余备份模块满足现场运行要求。(3)“先开后关”、“先开先关”的控制机制,确保整流器切换期间负载的可靠运行。(4)超轻载状态下对功率模块开启关闭数量的针对性计算和控制机制,确保备份模块少或无备份模块条件下的运行可靠性。(5)交流市电断电、蓄电池故障、功率模块及监控单元故障条件下的针对性控制机制,按照优先确保可靠性再考虑节能的思路确保系统的稳定可靠运行。6 结语千里之行,始于足下。节能减排工作的开展只是让我们华夏更绿、神州更美走出的第一步。“呼吸式功率管理”也仅仅是通信动力系统节能工作迈步而前的一小步,后面还需要完成的工作很多。需要运营商、设备厂商、行业内的专家及全体动力从业人员共同不懈的努力,向着绿色通信未来的目标前进。

    时间:2018-09-05 关键词: 方案 节能 电源技术解析 通信电源

  • 基于DS80C320通信电源监控系统的设计与实现

    基于DS80C320通信电源监控系统的设计与实现

    摘要:近年来。通信行业发展异常迅速,电源系统是通信的动力中心,通信电源系统的工作稳定性直接关系到通信机房及基站的正常运行。介绍了基于DS80C320的通信电源监控系统的设计方案,从硬件结构、软件编程两方面进行了详细讨论。实际运行表明。本监控系统完全能满足实际需要,性能良好。通信电源是通信网络的"心脏",通信电源系统稳定、可靠的运行直接关系到通信的稳定性及可靠性。目前大型通信电源的供电方式多采用集中供电的方式,一旦发生供电故障,将直接引起整个通信系统的瘫痪。通信电源的传统维护方式主要依靠人工看守,工作量大,效率低下,造成设备发生故障而没有及时进行处理而产生的重大通信阻断时有发生。因此对在网运行通信电源设备实现远程实时监测,有利于及时发现电源故障,减少人为因素,对保证供电系统稳定、可靠运行显得十分重要。'目前,通信电源系统广泛使用高频开关电源系统设备,其智能化程度高。在运行过程中,电源系统的具体运行要求很多,例如:若电源系统不能输出规定电流和电压或输出的电流、电压超出允许波动范围,杂音电压高于允许值时间并持续10 S以上者均判定为系统故障。原交流系统中的电压、频率或波形畸变超出规定范围持续时间大于60 S者也判定为故障。为此,要保证通信电源系统的可靠性,通信部门应尽量从两个不同的地方引入2路市电输入,并设置2路市电电能自动倒换装置;所用设备要选用可靠性高的高频开关整流设备,采用收稿日期:2011-11锄作者简介:刘建军(1 ),男。河北省人,讲师。主要研究方向为电子工程。模块化、热插拔式结构以便于更换,并合理配置备份设备。供电方式要大力推广分散供电,使用同一种直流电压的通信设备采用两个以上的独立供电系统。为了尽量缩短设备的平均故障修复时间,要经常分析运行参数,预测故障发生的时间并及时排除。还要提高技术维护水平,采用集中维护、远程遥信、遥测维护。实施集中监控管理是网络技术发展的必然趋势,是现代通信网的要求,也是企业减员增效的有效措施。各种电源设备要智能化、标准化,符合开放式通信协议。1 通信电源监控系统的框架结构及总体设计要求通信电源监控系统的主要作用是随时监控电源的运行状态;对电压的波动、频率的波动、波形失真率、瞬时浪涌、瞬变脉冲、三相不平衡等各种质量特性指标进行监控;当故障发生时,能够及时采取相应措施并报警等。根据通信电源集中维护、统一管理的基本模式,监控系统在结构上是多级的分布式计算机监控网络,一般可分为四级:中心监控中心、区域监控中心、局站监控中心以及前端现场处理部分(包括智能设备、蓄电池检测仪、前端采集设备)。整个系统的框架结构宜采用树型结构(见图1),树型结构有很好的扩容性,以满足通信行业不断发展的需求。图1 通信电源监控系统框架结构图通信电源监控系统的主要功能设计如下:(1)实时监控及显示各个通信电源设备的运行参数及相应的工作状态,当设备出现故障时具有声光报警功能,以及时提示工作人员排除故障;(2)当故障发生时,能够及时实现主从电源准确无误的切换,同时还要保证切换时电压同频率,同相位,同幅值;(3)对通信电源系统具有完善的保护功能,防止系统出现过压、过流、频率或相位超差及过热等现象,当出现以上现象后及时采取措施;(4)通信功能:具有主从机组之间通信,与监控中心(上位机)通信等功能;(5)具有记录历史数据、状态的功能。 2 基于DS80C320的监控系统硬件电路设计DS80C320是美国DALLAS公司推出的高速低功耗8位单片机,它采用了全新设计的处理器内核,去掉了冗余的时钟和存储周期,在同样的晶振速度下每个相同的指令执行速度可以被提高1.5~3倍。它可以与80C51/80C32兼容,使用标准8051指令集。本系统实时监控通信电源系统的电流、电压、温度、频率及相位,并将相应的数据送入微处理器,同时采集蓄电池的电压、工作电流和环境温度,定时计算蓄电池的内阻送人存贮器及微处理器;并通过微处理器将数据送入上位机。具体模块分为微处理器及外设模块,电压采集及测试模型、电流采集及测试模型、温度采集及测试模型、频率及相位测量模块、输入及显示模块、控制量输出输入模块以及通信模块,如图2所示。图2 监控系统硬件框图在本系统当中,微处理器采用了DS80C320芯片,从而提高了整个系统的可靠性。同时为了准确记录蓄电池的状态而扩展了相应的外部存储器。根据采集精度要求以及被采集量的特点,电流、电压及温度测试采集模块采用AD公司的高性能l2位逐次逼近式模数转换器AD574A来完成,转换时间为25 s,线性误差为±1/2 LSB,内部有时钟脉冲源和基准电压源,单通道单极性或双极性电压输入,采用28脚双立直插式封装,并通过ADG508A扩展模拟量输入通道。频率及相差采集测试模块是将信号先经过具有迟滞特性的过零比较器转换为方波,然后通过双四选一开关4052送人单片机,完全能够满足伺服系统的要求。通过定时器]rn来计算频率和相差。I/O控制的主要功能是实现了对供电断路器进行有效控制,实现主路电源、备路电源及备用发电机的有效切换。输入及显示模块采用8位7段LED显示,显示的内容包括电流、电压、频率及相差等运行数据,这些数据可以通过按键进行简单的选择,同时通过发光二极管和蜂鸣器提示运行状态。本系统硬件部分利用串口1采用RS485标准接IZl实现与上位机的通信,完成传输数据和远程报警等功能。3 系统软件设计3.1系统软件流程系统软件部分采用NI公司推出的一套面向测控领域的软件开发平台:Labwindows/CⅥ 来进行开发。LabWin-dows/CVI是National Instruments公司(美国国家仪器公司,简称NI公司) 推出的交互式C语言开发平台。LabWin-dows/CVI将功能强大、使用灵活的C语言平台与用于数据采集分析和显示的测控专业工具有机地结合起来,利用它的集成化开发环境、交互式编程方法、函数面板和丰富的库函数大大增强了c语言的功能,为熟悉C语言的开发设计人员编写检测系统、自动测试环境、数据采集系统、过程监控系统等应用软件提供了一个理想的软件开发环境。 系统软件主程序部分的流程图如图3所示。图3 主程序流程图3.2软件部分的主要算法及功能3.2.1蓄电池智能充放电算法的确定。正确合理的充放电可有效地延长蓄电池的使用寿命,本系统内置了蓄电池充放电算法的数据模型,利用下位机采集上传的数据自动生成容量对应曲线与之进行比较运算,用于确定下位机对蓄电池的充放电的管理,从而实现了蓄电池的智能充放电功能。蓄电池智能充放电算法很多,本系统采用的算法是:神经网络算法。神经网络算法是利用计算机来模拟大脑信号处理过程的人工智能技术,由大量简单的神经元广泛连接形成复杂的非线性系统,对采集数据进行自动归纳,从中获取这些数据的内在规律。蓄电池是一个高度非线性系统,通常很难对其充放电过程建立合理准确的数学模型。所以,在给出外部激励的条件下,神经网络算法能够利用神经网络的学习能力和并行结构模拟电池非线性特性来估计SOC值。SOC估计采用典型的三层神经网络,其中输入、输出层的神经元个数由实际系统需要决定,中间层神经元个数取决于系统复杂度及分析精度要求。在神经网络法中,系统输入量包括电池电压、环境温度、充放电电流、电池内阻、累积放出电量等。输入量类型、数量是否选择合适会直接影响到方法模型的计算量和准确性。3.2.2数字滤波算法。根据本系统采集精度较高、被采集的模拟量变化缓慢的特点,采取了中值滤波法来从采样数据列中提取出逼近真值的数据。中值滤波是对某一被测参数连续采样N次(一般N取奇数),然后把N次采样值从小到大,或从大到小排队,再取其中间值作为本次采样值。中值滤波对于去掉偶然因素引起的波动或采样器不稳定而造成的误差所引起的脉冲干扰比较有效,可对电流、电压、温度等数据进行多周期采样,每次采样后和有效采样值比较,如果变化幅度不超过一定幅值,采样有效;否则视为无效放弃。4 抗干扰措施由于系统中存在功率较大的设备,而且具有一定的电磁干扰,干扰一旦串入系统,轻则会引起误报,严重时就会导致整个系统瘫痪,甚至造成重大事故。本系统从硬件和软件两方面采取了抗干扰措施,从而保证了监控系统的可靠运行。在硬件方面,利用光耦合器件对单片机与各种传感器、开关、执行机构隔离开来,以防止串模干扰,同时在电源进线端加去耦电容,削弱各类高频干扰,以提高硬件的抗干扰性。在软件方面,利用了DS80C320提供的内部可编程硬逻辑看门狗来保证程序的安全性。5 结语与常规的电源系统相比,通信电源系统应能自动、连续、实时地监控所有变、配电设备的运行/故障状态和运行参数,还应具有故障的自动应急处理能力。实践证明, 基于DS80C320的通信电源监控系统性能优良,完全满足电源系统稳定性高的要求,具有很好的抗干扰能力,保证了整个智能建筑安全、可靠地运行。参考文献:[1].DS80C320datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/DS80C320_267973.html.[2].AD574Adatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/AD574A_1055372.html.[3].ADG508Adatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/ADG508A_123587.html.[4].RS485datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS485_585289.html.

    时间:2018-09-11 关键词: 监控系统 电源技术解析 通信电源

  • 智能电网全“芯”专业解决方案

    智能电网全“芯”专业解决方案

    自从某帮主颠覆世界后,所有的高科技电子产品也总离不开“智能”的标签。静观其下,智能手机、智能手表、智能家居等等,凡是和人们生活密切相关的事物都一步步走向了智能的方向,当然不可外乎智能电网……智能电网即通过电能测量集成电路与实时通信相结合,增强电网管理。高精度测量与实时用电信息监测能够帮助电网管理人员更加高效地管理电网。电网“智能化”程度的提高为用户带来了直接利益,可以获得更高的电网稳定性(减少服务中断)和更低的能源消耗。下面带来Maxim智能电网全芯专业解决方案,为工程师的电网知识添砖加瓦啦……智能电网框图:一、电力线通信(G3-PLC调制解调器、AFE)①G3-PLC调制解调器MAX2992 - G3-PLC MAC/PHY电力线收发器业内首款G3-PLC兼容调制解调器,支持高达300kbps的可靠通信,同时可通过交流电力线提供半双工异步数据通信。为保证兼容性,集成了可编程陷波机制,允许对调制解调器发送频谱的某个频段进行陷波处理。这一特性同时提供了与其它窄带发送器(例如基于FSK的传统PLC系统)协同工作的途径…适用于智能电网、太阳能,新能源管理等…优势及特色:1.单芯片方案集成物理层(PHY)和媒体访问控制器(MAC)2.自动重复请求(ARQ)增强误差检测和数据可靠性3.自适应动态链接可基于通道条件优化数据速率②电力线通信模拟前端(AFE)MAX2991 -电力线通信(PLC)集成模拟前端收发器电力线通信模拟前端是一款性能优异的集成电路,具有极高的集成度和优异的性能,可有效降低整体系统成本。MAX2991是首款专为通过电力线传输OFDM (正交频分复用)调制信号而设计的AFE。可编程滤波器工作在10kHz至490kHz频带,可利用同一器件支持CENELEC、FCC和ARIB通信标准…同时还适用于家庭自动化、门禁卡…优势及特色:1.商用化电力线通信模拟前端,用于10kHz至490kHz频率范围2.内置60dB动态范围的AGC和消直流失调电路3.可编程滤波器支持CENELEC、FCC及ARIB频段二、无线通信(RF收发器、功率放大器、低噪声放大器)①RF收发器MAX7049(中文资料) -高性能、288MHz至945MHz ASK/FSK ISM发送器高性能、单芯片、超低功耗ASK/FSK UHF发送器工作在288MHz至945MHz工业、科学和医学(ISM)载波频段。还包括一个低相位噪声N分频合成器,支持高精度调谐、快速变频,并可有效降低带外功率。为支持窄带应用,该IC还具有幅度整形和频率整形功能,方便用户优化频谱效率。还提供高达+15dBm的Tx功率,同时非常适合远距离通信应用…优势和特点:1. 提供最大的输出发射功率,消耗最少的电源电流2. 配合一个低成本的微处理器控制单元、一个晶体和少数无源元件,即可构成完整的发送器系统3. 内置数字温度传感器和多个灵活的GPO,可方便监测射频通信状态、控制外部功能②功率放大器MAX2235 - +3.6V、1W、自动斜率控制功率放大器,适用于900MHz系统低电压,硅RF功率放大器(PA)。它的工作电压直接由单+ 2.7V至+5.5 V电源提供,其适用于含3芯镍镉电池或1节锂离子电池的使用。该设备由 +3.6V电源供电时输出功率为+30dBm(1W)或+2.7V电源供电时为+28dBm典型输出功率…也极其适用于模拟蜂窝电话和无线数据网络…③低噪声放大器(LNA)MAX2668(中文资料)-微型低噪声放大器,用于HSPA/LTE此噪声放大器(LNA)适用于HSPA移动式手持设备(如前置模块、前置放大器)。该系列LNA提供三种可编程增益,相比传统的两级放大LNA,具有优异的线性度和灵敏度指标。同时优化用于2100MHz至2200MHz频率范围(波段1、4和10),提供典型值为14.5dB的最大增益…优势及特色:1. 三级放大提供最佳的阻塞处理特性2. 小外形:1mm x 1.5mm封装、超薄、低噪声系数3. 电源电流低至3.8mA和较低的BOM成本三、串口(RS-485、RS-232、多协议、隔离接口)①RS-485MAX13430E(中文资料) - RS-485收发器,具有低压逻辑接口高度可靠的RS-485收发器接口,具有低电压ASIC和FPGA逻辑接口②RS-232MAX3107(中文资料)- SPI/I²C UART,具有128字FIFO先进的SPI/I²C UART,具有128字FIFO,采用微型TQFN封装③多协议MAX3160E(中文资料)-±15kV ESD保护、+3.0V至+5.5V、10nA、RS-232/RS-485/RS-422多协议收发器具有增强的静电放电(ESD)保护功能。所有发送器输出和接收器输入可承受±15kV (人体模型)静电冲击④隔离接口MAX13256(中文资料)- 36V H桥变压器驱动器,用于隔离电源设计宽工作范围变压器驱动器,简化隔离电源设计四、通信电源DC-DCMAX17498A(中文资料)- AC-DC和DC-DC峰值电流模式转换器,支持反激/Boost应用电流模式固定频率反激/boost转换器,具有最少外部元件。器件包含了设计宽输入隔离电源和非隔离电源所需的所有控制电路。带有上升/下降欠压锁定(UVLO)门限,优化用于通用离线式(85V AC至265V AC)应用;同时欠压锁定门限适合于低压DC-DC应用,DC输入范围广,可输入反激式及升压工业电源…优势及特色:1.电流模式控制提供极佳的瞬态响应2. 灵活的误差放大器可调节正、负电压输出3. 可编程软启动减小输入浪涌电流五、安全保护MAX32590(中文资料)-DeepCover安全微处理器,集成ARM926EJ-S处理器核DeepCover®嵌入式安全处理器方案为敏感数据提供多重保护,采用先进的物理安全机制提供最可靠的加密存储。同时提供安全、高成效、可协同操作的解决方案,用于构建新一代信任设备。能够充分利用器件带宽,支持100Mbps以太网、大型彩色LCD显示器、吉比特海量存储器等设备的高速通信…同时非常适用于读卡器、电子商务、ATM键盘…优势及特色:1. 通过PLL提供384MHz处理器核工作频率2. 带有公钥认证的安全装载器及带有动态故障检测的芯片防护罩3. 提供真正的随机数发生器、电池备份RTC、非易失SRAM以及实时环境监测和篡改侦测电路,为系统级设计提供便利条件智能电网在以后人们的生活中,将扮演越来越重要的角色,对人们的生活、资源的利用和能源的分配将会起到不可替代的作用……同时作为业内领先的表计产品供应商,除了提供全面的集成方案,还提供电力线通信产品,轻松地将电表信息传送到电能数据集中器,用于分析电网负荷…所以我们有理由相信,智能化的时代正在一大波袭来……不忘初心、方能始终……心存念向,必有回响……更多关于智能电网的技术资讯,欢迎访问 与非网智能电网技术专区

    时间:2018-09-12 关键词: 无线通信 智能电网 电源技术解析 DC-DC 串口 通信电源

  • 基于LabWindows/CVI的通信电源系统自动化测试的实现

    基于LabWindows/CVI的通信电源系统自动化测试的实现

    通信电源系统是整个通信网络的心脏和源动力,在通信系统中的地位举足轻重。为确保通信电源系统可以安全可靠的运行,在生产过程中必须对它的各项性能参数进行全面的检测。原有对通信电源系统的测试方法为手动测试,操作人员不仅要连接许多线缆和设备,而且要人工判断系统的各个量值。它的测试时间长,重复测试结果的一致性差,人为因素多,测试不稳定,测试数据不容易存档,等等。因此,电源系统的性能得不到足够的保障。本文提出的测试方法,首先启动气动装置实现测试端口的自动连接,这便省去了人工连接线路;然后基于LabWindows/CVI 的开发环境,利用GPIB 卡控制各种仪器和设备,通过TCP/IP 通信的方式与电源系统对话。该方法可以快速可靠地完成各个参数的测试,从而提高了效率,并且可对测量数据自动存档。1 概 述1 .1 LabWindows/CVI 简介LabWindows/CVI 是美国NI (National Instruments)公司推出的交互式C 语言开发平台。它将功能强大﹑使用灵活的C 语言平台与用于数据采集分析和显示的测控专业工具有机地结合起来,利用它的集成化开发环境﹑交互式编程方法﹑函数面板和丰富的库函数大大增强了C 语言的功能,为熟悉C 语言开发设计的人员编写检测系统﹑自动测试环境﹑数据采集系统﹑过程监控系统等应用软件提供了一个理想的软件开发环境。虚拟仪器技术是近几年发展起来的新一代仪器技术,它的实质是利用计算机来模拟传统仪器的各项功能。LabWindows/CVI 是开发虚拟仪器应用程序的软件工具中的佼佼者,和其它虚拟仪器开发工具相比,它的主要特点有:(1)LabWindows/CVI 以功能强大、最为流行的C语言为基础,一般程序员无须再花时间去学习其它计算机语言,从而节省了开发时间。(2)友好的界面编辑方式,在程序设计中灵活地应用各种工具可以方便程序设计,减轻程序员负担。(3)各种功能强大的软件包大大增强了LabWindows/CVI 的性能,这些软件包括接口函数库、信号处理函数库、Windows SDK 等。1 .2 GPIB 总线技术GPIB (General Purpose Interface Bus )被称为通用接口总线,是最早由HP 公司提出的一种接口仪器标准(HP IB ),1975 年被改进为IEEE485 标准。目前的协议为488 .2 。GPIB 总线是广泛用于自动测试系统的一种并行外总线标准,是专为仪器控制应用而设计的。它是一种用于连接设备的总线,计算机、电压表、信号发生器、示波器等都可以通过GPIB 总线连接起来,组成一功能系统。该系统的特点是:积木式结构,可拆卸、易于重建;控制器可以是计算机、微处理器或简单的程序;数据传送可靠,使用灵活,价格低廉。正是由于以上特点,GPIB 广泛应用于对测试仪器进行计算机控制、计算机与计算机之间的通讯,以及对其它电子设备的控制。LabWindows/CVI 中的GPIB 函数库可以实现打开/关闭GPIB 设备、总线配置、I/O 读写、GPIB 设备控制、总线控制和板控制等功能。1 .3 TCP/IP 通信技术Internet 中使用最为广泛的网络协议为TCP/IP协议集。TCP 协议是TCP/IP 协议集中隶属于传输层的传输控制协议。IP 协议是Internet 网络中隶属于网络层的基础协议。IP 协议提供可靠的、尽力的、无连接的数据投递服务,构成了Internet 网络数据传输的基础。TCP 协议以此为基础增加了连接管理和确认重发等机制,向更高层的应用程序提供面向连接的、可靠的传输服务。在LabWindows/CVI 中可利用TCP 函数库进行网络传输,在每次连接中都涉及到服务器和客户。其中TCP 服务器可以通过网络向客户应用程序发送或从客户应用程序接收数据。TCP 客户可以向TCP服务器应用程序发送连接请求,并从服务器接收数据。服务器注册后就等待客户向它发出连接请求,而客户只能向已经存在的服务器发出连接请求。2 系统的硬件设计通信设备直流供电系统的组成如图1 。系统的输入为交流220V,整流器一方面给通信设备供电,另一方面又给蓄电池充电,以补充蓄电池因局部放电而失去的电量,控制器用于监控系统的状态,直流配电架主要连接和转换直流供电系统中整流器和蓄电池组向通信设备供电的电源设备。蓄电池组用于保证不间断供电。图1 直流供电系统的组成该电源系统测试的部件主要由一台计算机、一块GPIB 卡、数据采集器、直流电源、负载测试治具和待测系统等组成,如图2 。图2 电源系统测试的硬件结构图数据采集器Agilent 34970A 可配置成20 至120个通道,6 位半分辨率,250 通道/秒扫描速率,50 000 个读数存贮,0。004 %基本直流精度,可测量交直流电流、电阻、频率和周期,以及由热电耦、热电阻和热敏电阻提供的温度直流和交流电压,标准GPIB 和RS232 接口。在该测试系统中,它主要用来控制继电器,通道切换和量测电压。直流电源Agilent 3645A,主要用来模拟蓄电池的功能,实现电池的过压、欠压和低压断电。测试治具内部由继电器组,告警指示灯和气动装置组成。气动装置用于自动连接测试端点。继电器组主要用于切换不同的测试设备和开关。告警指示灯共有4 组红绿灯,用于查看不同的系统告警,如断路告警、熔丝告警、温度告警等。待测电源系统由两个模块,一个控制器和一个直流配电架组成。模块用于整流,将220 V交流变为54 V直流。控制器用于设定系统的电压,监控系统的状态。直流配电架用于放置模块和控制器,它装有自动空气断路器、接触器、熔断器等部件,为不同容量的负载分配电能,当直流供电异常时,产生告警起到保护作用。交流电220 VAC 用于模块的输入供电。负载用于模拟通信设备,用来提供AC 供电和电池供电时系统的负载。该系统测试时负载设定为20 A。3 系统的软件开发系统软件以Labwindows 8 。5 为编程语言,可运行在Windows XP,Vista 和Windows7 之上。3 .1 测试流程根据测试要求,首先制定一个合理的测试流程,如图3 所示,可分为三大部分,第一部分为自检,第二部分为AC 交流部分,第三部分为DC 直流部分(即电池部分)。(1)自检。操作人员将待测电源系统放置在治具上后,先进行自检,对系统中所有设备进行复位并初始化,检测系统供电的状态是否正常。(2 )AC 部分。自检通过后, 先输入交流电220 VAC,在这一部分,先量测空载时系统输出电压、电流、系统状态,加载后量测系统电压及电流,并检测模块是否均流,接着将负载切换到电池端,量测电池电压及电流,然后执行一些告警测试,包括直流过压、欠压、熔丝告警、断路器告警、温度告警等。(3)DC 部分。检测电池供电后系统的输出电压、电流、检测AC 告警、电池过压告警、欠压告警,实现低压关机功能。3 .2 核心代码解析下面列出几个关键的测试代码。(1)GPIB 通信代码GPIB/GPIB-488 .2 函数库一共包括10 个子类,分别为Open/Close 子类,Configuration 子类,I/O子类,Device Control 子类,Bus Control 子类,BoardControl 子类,Callbacks 子类,Locking 子类,Thread-Specific Status 子类,GPIB-488 .2 子类,该测试方法中主要应用GPIB-488 .2 子类中的函数实现GPIB 通信。图3 测试流程图SendIFC (0);//对所有GPIB 设备初始化。Send (Board _Index,address ,buffer ,Byte _Count ,EOT_Mode );//发送地址和写数据。Board_Index 表示GPIB 名称,address 表示仪器地址,buffer表示要发送的信息,Byte _Count 表示发送信息的字节长度,EOT_Mode 表示发送模式。Receive (Board _Index,address ,buffer ,Byte _Count ,Termination);//接收地址,从GPIB 设备中读取数据。Termination 表示数据传输终止符。(2)TCP/IP 通信代码该电源系统可通过网络端口进行网络通信,以读取系统内部信息。由于要读取系统信息属于客户向服务器发出连接,因此先确定该通信属于客户程序。与TCP 服务器连接时,我们必须获得服务器的名称或IP 地址和服务器的端口号。ConnectToTCPServer (&serverHandle ,server-PortNumber ,serverName ,ClientCallback,callback-Data ,timeout );//注册TCP 服务器,参数serverHandle 表示得到的连接句柄。参数serverPortNumber 和server-Name 表示服务器的端口号和名称,ClientCallback 和callbackData 表示TCP 回调函数名和回调数据。参数timeout 表示超时限制。ClientTCPWrite (portHandle ,writeData ,data-Size ,timeout );//向服务器发送数据,参数writeData表示发送到服务器的数据,dataSize 表示数据块的大小。ClientTCPRead (portHandle ,buffer ,dataSize ,timeout );//从服务器读取数据。参数buffer 表示存放从服务器读来的数据块的缓冲区。DisconnectFromTCPServer (serverRouteHandle);//注销TCP 服务器。(3)HP34970 控制代码由于HP34970 提供了程序的功能面板大大方便了编程,我们只需要调用其中的库函数指令,即可实现测试中所需要的通道切换和量值。hp34970_relay_Operate (1 ,6 ,ON);//控制继电器6 闭合。hp34970 _relay_Operate (1 ,6 ,OFF);//控制继电器6 打开。meter _Measure (METER1);//读取表1 的电压值。switch_lfmux_DMM (101);//切换测试通道至MUX101 。4 总 结在软件调试过程中也曾出现了一些问题,经过分析,都得到了解决:(1)将大量数值变量放置在C 文件中,导致程序的可读性、可维护性较差。解决方法:建立一个INI 配置文件,将所需要的测试数值和范围存储在该文件内,这样一旦要修改数值,只需更改INI 文件中的数据,无需重新编译C 文件。(2 )TCP/IP 通信读取数据不稳定,会出现误码或乱码。解决方法:设置断点,单步运行调试后发现,部分是由于不同指令输入后读取的数据大小不同,一些数据超出了Buffer 的最大范围,只需将Buffer 设定到合适数值范围即可。另外,也可能是由于数据类型设置错误导致,在字符串处理过程中,数据类型有整型、浮点型、字符型等,必须设置相符的数据类型,否则有可能导致误码甚至编译不通过。(3)提示操作员查看告警灯状态的次数有8 次,明显太多,不利于生产也不符合自动化测试的理念。解决方法:改变测试方法,由目测告警灯状态的判断方法,改为通过TCP/IP 通信读取系统内部告警信息来进行自动判断。实际检测和使用表明,该测试方法操作简便,测试周期大大缩短,测试的稳定性,精度都有了质的提高,并且所有测试数据都自动存档,从而有效地提高了产品的品质。

    时间:2018-09-13 关键词: 自动化测试 电源技术解析 通信电源 labwindows/cvi

  • 移动基站通信电源系统设计

    移动基站通信电源系统设计

    针对移动基站的电网及环境条件,提出了移动基站通信电源系统的可靠性、可维性和可用性解决方案。1移动基站的特殊条件及对通信电源设备的要求随着移动通信的高速发展,移动基站的数量在不断增加,并由城市逐步向偏僻的乡村发展。散落在人们生活中每一个角落的移动基站,与一般通信机房相比有其特殊的工作条件。这些特殊的工作条件对用于移动基站的通信电源设备提出了更高的要求。主要表现在以下几个方面:1)采用农网供电的移动基站其供电质量无法得到保证,因此要求通信电源能适应较宽的电网电压波动,一般在±30%以上。另外,移动基站电网的操作过电压、雷电过电压较严重,通信电源应有可靠的过电压及防雷保护措施。2)许多移动基站在设备投运初期,经常有潮湿、高温、粉尘等情况出现,因此要求通信电源具有防潮、防高温、防尘等措施。3)移动基站数量多、无人职守,因此要求通信电源维护方便、操作简单,具有远方监控和较强的故障诊断功能。4)为保证通信畅通,移动基站通信电源应具有缺相运行功能。2移动基站通信电源系统的可靠性、可维性和可用性解决方案针对移动基站对通信电源设备的具体要求,而提出的移动基站通信电源系统的可靠性、可维性和可用性解决方案如下:2.1移动基站通信电源系统的可靠性设计 移动基站通信电源系统的可靠性设计,主要用于解决移动基站特殊环境对通信电源系统提出的过高要求。可靠性解决方案如下:1)将电源模块允许的交流输入电压波动范围提高到±30%,这样可提高电源系统对电网的适应性。2)电源模块采用自然冷却方式,自然冷却(与风冷相比)可从根本上避免由于风机损坏对电源系统可靠性的影响和电源运行若干年后需要大面积更换风机的风险。3)移动基站通信电源系统增设综合过电压保护电路,并将雷电过电压保护、非雷电过电压保护一体化,保证在出现雷电过电压、非雷电过电压时,移动基站通信电源可以得到有效的保护。移动基站通信电源综合过电压保护原理电路如图1所示。4)移动基站通信电源的故障隔离设计是提高电源系统可靠性的重要方法。该设计将电源监控故障与电源模块故障隔离开来;将故障电源模块与正常电源模块隔离开来。使电源系统在电源监控故障、部分电源模块故障时仍可以继续供电。2.2移动基站通信电源系统的可维性设计移动基站通信电源系统的可维性设计的目的是使通信电源系统的故障维修尽量简单。主要表现在电源模块更换的方便性、系统故障的诊断等。可维性解决方案如下:1)电源模块的安装方式采用带电插拔方式,电源模块在任何状态下可任意插入和拔出。为此,设计了电源模块动态识别电路,该电路可以保证在电源模块插拔过程中不影响系统均流电路的工作。带电插拔均流总线动态识别控制电路如图2所示。电路中A点的电位跟随均流总线的电位变化。正常的负载变化时,均流总线上电位的变化较小,带电插拔均流总线动态识别控制电路输出点B的电位为低电平,均流继电器保持吸合不变;当均流总线电位的变化较大时,带电插拔均流总线动态识别控制电路输出点B为高电平,均流继电器断电,模块输出的均流线与系统均流总线断开,模块运行不受均流总线突变的影响。当系统恢复正常时带电插拔均流总线动态识别控制电路输出恢复低电平,均流继电器吸合,系统正常运行。电源模块的带电插拔可使电源系统的维修时间最短、维修难度最低。2)移动基站通信电源系统监控的故障诊断功能为电源系统的维护提供方便。故障诊断软件可对电源模块的内部故障,电源系统的输入、输出故障提供准确的故障诊断及故障定位,并将电源系统的故障信息远传至交换中心的值班室,为电源系统的维修提供准确的信息服务。2.3移动基站通信电源系统的可用性设计移动基站通信电源系统的可用性设计的目的是使通信电源系统适应移动基站特殊工况的要求。对移动基站通信电源系统的可用性解决方案主要有以下几个方面:1)电源模块的带载特性移动基站的特殊工况是电源系统安装调试时电源设备经常处于空载状态,正常运行时电源设备处于轻载状态。为提高通信电源系统的可用性,而对电源模块的电路拓扑及控制电路进行了改进,使电源系统可以在空载状态下长期运行,48V/50A电源模块的空载损耗小于20W,轻载时的效率得到提高。2)电源模块的缺相运行特性移动基站的供电质量无法得到保证,有时输入电源会缺一相,这对三相输入的高频开关电源模块而言,正常情况下应该立刻保护,关闭模块。但这样对电源维护时间提出了较高的要求。为此,在电源模块设计时增加了缺相运行功能。当出现输入电源缺一相时,电源模块在提供缺相故障告警的同时,应可继续运行,并可带50%以下的负载。缺相不停机为移动基站的通信畅通提供了可靠保证。3)电源系统的蓄电池实现智能管理电源监控单元与电源模块配合,将蓄电池的均衡充电分为恒流、恒压两个阶段。蓄电池的均浮充电压按蓄电池的具体参数设置。蓄电池的均浮充电压根据蓄电池的环境温度由监控自动进行补偿调整,使蓄电池在各种环境温度下都能保持满容状态。3结语 移动基站的特殊工作环境与工况,决定了对移动基站通信电源系统的特殊要求。结合为移动基站提供电源的实践与经验教训,提出了移动基站通信电源系统可靠性、可维性和可用性解决方案。该方案已经在我们的产品中得以实现,并在具体应用中得到验证。实践表明,模块的带电插拔特性、空载运行特性、允许输入电压波动范围大、故障诊断功能、自然冷却方式对移动基站电源系统是非常需要的。

    时间:2018-09-07 关键词: 移动 基站 电源技术解析 通信电源

  • 通信电源监控系统中蓄电池监控模块的设计

    通信电源监控系统中蓄电池监控模块的设计

    1 引言 在本地用通信电源监控系统中,蓄电池监控模块是一个相对独立的单元,拥有自己的处理器单元和数据采集单元。因此,它既能作为本地用通信电源监控系统的一部分使用,同时加以简单扩展就可以成为单独使用的蓄电池在线检测仪。本文详细介绍了一套具有两级集散式系统结构的本地用通信电源集中监控系统中蓄电池监控模块的设计。 2 蓄电池监控单元的整体实现方案 蓄电池监控一直是国内外研究的热点和难点问题,在本系统中,蓄电池监控单元主要完成以下几方面的功能:剩余容量的在线检测、均/浮充方式转换、单体端电压测试及落后电池检出、电池体温度测试等等 。其总体实现如图1所示。 图1 蓄电池监控单元的整体硬件结构处理器模块是蓄电池监控单元的核心,在这里我们采用了ATMEL公司最新的RISC高性能单片机AT90S8515及大容量8KB的FLASH ROM,不但保证了对大量数据进行高速分析处理,而且实现了对数据的保存查询。 在数据采集模块中,由于蓄电池监控单元中需要处理的数据对精度均有特殊的要求,(比如对蓄电池内阻的测量通常为mΩ级,且必须有足够的位数),同时由于蓄电池内阻、电压均为缓慢变化的低时变信号,因此我们采用了16位的Σ-Δ型A/D转换器AD7715,它具有自动校零、量程自动校准的功能,从而可以保证很高的测量精度,而且具有SPI接口,可以方便的与单片机接口。 蓄电池监控单元中设有RS485的通信接口,与前端机主处理器之间以通信的形势交换数据。因此在本系统中蓄电池监控模块实际是作为一个智能设备与主监控模块联系的。下面分别对内阻检测模块、单体电压测试模块、单体温度测试模块进行详细的介绍。由于电流测试模块与主处理单元的直流数据采集与处理类似,在此不再赘述。 3 蓄电池剩余容量的在线检测 蓄电池的剩余容量是用户最为关心的一个问题,它与整个供电系统的可靠性密切相关,蓄电池剩余电量越高,则系统可靠性越高,否则反之。因此如何能够在既不消耗蓄电池能量又不影响用电设备的正常工作的情况下,实时的在线监测蓄电池的剩余电量,将有重要的实际意义。 蓄电池是个复杂的电化学系统,它在不同负载条件下运行时,蓄电池实际可供释放的电量也不同。随着蓄电池使用时间的增加,其实际可释放的电量也将下降。过去,常依据蓄电池的端电压来判断蓄电池的好坏和其剩余电量的多少,但该方法有很大的局限性。随着电池老化,其端电压变化不明显。因此,利用端电压的变化来推算其剩余电量有一定困难,误差较大。 3.1 几种常用的剩余电量预测方法 目前预测蓄电池剩余电量的方案最有代表性的有如下几种 : (1)密度法:蓄电池剩余电量和其内部电解液密度密切相关,电解液密度由硫酸铅、氧化铅和铅三者决定。通过测量电解液的密度值,即可间接推算其剩余电量。但在电池使用后期,随着正负极板的腐蚀、断筋,上述三种物质的比例跟电池制造时的配制比例发生较大差异,从而导致用密度值推算剩余电量不再准确。同时由于目前的通信电源系统中大多采用的是阀控式铅酸蓄电池,这一方法难以应用。 (2)开路电压法:上面已提到,蓄电池的荷电程度跟蓄电池电解液密度密切相关,而 N.RST方程描述了电解液与电池电动势的关系。因此,通过测量蓄电池的开路电压,就可以推算出蓄电池的剩余电量。其缺点在于随着电池老化、剩余电量下降时,开路电压变化不明显,因此也就无法准确预测剩余电量。另外开路电压是电池无载时的稳态电压,因此只能在电池静置时方可测量,不适合实时在线测量。 (3)定时放电法:通过对蓄电池施加一负载,计算单位时间内的电池端电压变化率,根据变化率的大小推算剩余电量,变化量小意味着剩余电量大,否则反之。为了实现在线测量,缩短测量时间,需要对蓄电池大电流放电,而大电流放电对蓄电池将会产生严重损伤,严重影响电池的使用寿命。 (4)内阻法:研究表明,电池的内阻与荷电程度之间有较高的相关性,美国GNB公司曾对容量由200~1000安.时,电池组电压由18~360V的近五百个VRLA电池进行了测试,实验结果表明,内阻与电池容量的相关性非常好,相关系数可以达到88%。因此,通过测量电池内阻可较准确地预测其剩余电量。蓄电池完全充电(充满)和完全放电(放完)时,其内阻相差2~4倍左右。随着电池充电过程的进行,内阻逐步减小;随着放电过程的进行,内阻逐步增大。另外,随着电池老化,其内阻也逐渐增大,其剩余电量也随之下降。蓄电池内阻与剩余电量的关系曲线如图2所示。 图2 蓄电池内阻与剩余电量的关系曲线由于蓄电池完全充电和完全放电时内阻变化率比电池端电压变化率(端电压变化率约为30%~40%)要大得多,故用测量蓄电池内阻来预测其剩余电量,要比开路电压法精确得多。内阻法的优点在于对在线使用的蓄电池来说,此方法对系统影响最小,并可在电池的整个使用期内精确测量。 通过以上几种测量方法的介绍及比较,不难看出内阻法最适合于密封蓄电池剩余电量的在线测量,因此,本系统采用了内阻法测量剩余容量。 3.2 内阻法预测剩余电量的实施方案 内阻法预测剩余电量的具体实施方法是:首先将蓄电池充满电(以2V蓄电池为例,充电至2.35V,浮冲电流至10mA),然后以0.1C的放电率对电池放电,记录下放电过程中内阻与电量的大小。当蓄电池放电完毕后(2V蓄电池放电至1.75V)即可获得完整的放电曲线,即剩余电量与蓄电池内阻之间的关系。将此曲线存入EPROM中,在以后测试同型号同规格的电池时,单片机根据在线测到的电池内阻值,通过查表计算,得出其剩余电量值。因此,此种方法的关键在于如何在线测得蓄电池的内阻,其测量原理如下:在蓄电池两端施加一恒定的交流音频电流源Is,然后检测电池端电压Vo以及Is和Vo两者之间的夹角 θ。显然三者之间的关系为 ,以及 ,R即为我们所要获取的电池内阻值。其具体实现方案如图3所示: 图3 内阻法预测剩余电量的实现其中300Hz信号发生电路由14位二进制串行计数/分频器CD4060以及低通滤波电路组成,具体电路如图4所示。恒流功放部分采用功率可达4W的音频功率放大器,具体的使用可参见文献[3]。 图4 300Hz信号发生电路4 蓄电池单体电压的测量 《通信电源与空调集中监控系统的技术要求》中规定蓄电池检测装置必须测量每只蓄电池的单体电压。由于蓄电池串联起来为通信设备供电,每只蓄电池对地的电位都不相同,其最高的共模电压可达60V,对于一般的多路模拟开关、A/D转换器来说,难以承受。因此,要对其进行测试,首先必须对浮地信号做共地处理或采取隔离措施。传统的比较成熟的测试方法是用继电器和大的电解电容做隔离处理,基本原理如图5 所示。 图5 传统的单体电压测试方法其基本的测试原理是:首先将继电器闭合到A区,对电解电容充电;等到需要测该蓄电池的电压时,把继电器闭合到B区,将电解电容和蓄电池隔离开来,由于电解电容保持有该蓄电池的电压信号,因此,测试部分只需测电解电容上的电压,即可得到相应的蓄电池电压。这种方法无需采用线性光隔离等比较昂贵的器件,具有原理简单、造价低的优点。但是由于继电器存在着机械动作慢,使用寿命低等缺陷,实践证明,根据这一原理实现的检测装置在速度、使用寿命、工作的可靠性方面都难以令人满意。 4.1 硬件直接相减的方法的实现 硬件直接相减法的思想来源于数学上减法的概念。试想,如果用高差模增益的运放将蓄电池上的高电位按比例压缩,即:首先将n号蓄电池的高端电位按照Rn1/Rn2的比例压缩至模拟电子开关可以承受的程度,测量得到压缩后的电压值,然后由软件将压缩系数乘回去,即可得到n号蓄电池的高端电位,同理可得到第n号蓄电池的低端电位,然后通过软件将两者相减,即可得到第n号蓄电池的单体电压。从理论上分析这种方法是可行的,但在实际中却难以实现。比如,40V的电位,通过测试精度为0.1%的测试系统,其绝对误差为±40mv,而38V的电位,通过同样测试精度的系统,其绝对误差为±38mv,两者之间的绝对误差累积为±78mv,显然,其相对误差可达到8%,这远远难以达到通信电源监控系统中的要求。因此,这种减法器的方法在工程上是不可能实现的,但其思想却十分具有参考价值:如果能够解决误差的连续累积问题,就有可能得到满意精度的测量结果。为此我们用两片高差模增益放大器设计了一种硬件直接相减的电路,其原理电路如图6所示。 图6 采用硬件直接相减法测量单体电压的电路图6中,ICL7650是差模增益高达105/mV的运算放大器,从而能够保证运算放大器的同相输入端和反相输入端的电位相等,都等于地电位。Rnp为保证运算放大器工作的平衡电阻。Vna为n号蓄电池的高端电位,Vnb为n号蓄电池的低端电位。 其基本原理如下:运算放大器A构成了一个反向放大器,即: (1) 运算放大器B构成一个加法器,即: (2) 由式(2)可以看出,只要合理的选择Rn1、Rn2、Rn3、Rn4和Rn5的阻值,使其满足条件: ,即 (3) 则式(2)可以化为: (4) 从而实现了硬件的直接相减,避免了误差的累积。 4.2 元件参数的选择 通信用蓄电池通常由24节单体电压为2V的蓄电池组构成。其最高的共模电压可达60V左右,要将其移到2V左右的对地电压,并保证运算放大器的工作安全性。因此 的值选择在25~35之间比较合适,考虑到电阻的热稳定性等其他因素,在这里我们选择Rn2、Rn3的电阻值为1.5kΩ,Rn1、Rn4和Rn5选择为50kΩ,同时由于在这个数量级的电阻难以保证较高的精度,因此应加入5kΩ的电位计加以调整。 5 蓄电池单体温度的测量 蓄电池体的温度是VRLA蓄电池的重要标志参数,对于蓄电池的剩余容量、工作寿命都有着重要的影响。蓄电池体温度的测量我们采用了Dallas公司的数字式温度传感器DS1620,它具有测温范围宽、读数稳定、与单片机接口方便等优点,其测温分辨率可达到0.50C,如果经过软件调整,还可以达到更高的精度0.10C,对于蓄电池单体电池温度的测量来说,十分适用。DS1620的结构及其测温原理可参考文献[6],在此不再作具体的详述。下文仅对软件实现0.10C精度的方法加以说明。 5.1 测温原理的进一步分析 要获得较高的测温方案,除了需要知道由DS1620直接读取的温度值以外,还必须知道该温度下计数器的值和该温度下每增加10C的计数值,后者可以从非线性累加器读入。非线性累加器电路用以补偿温度振荡器的非线性作用,它有助于获得较高的测温精度。 用单片机控制DS1620,将经过修正的温度直接读取值转换为十进制数(以0.50C为单位),记为temp_read。同时,读取计数门关闭后保存在计数器中的值,记为count_remain.然后读取非线性累加器中的值,作为该温度下每摄氏度的计数值,记为count_per_c。以上几个参数确定以后,可以用下式计算得到精度为0.10C的实际温度T,即: (5) 5.2 软件方法实现0.10C的测温分辨率 根据以上的分析,通过软件编程,即可用单片机控制DS1620实现0.10C的测温分辨率,其软件流程图如图7所示。 图7 实现0.10C的测温分辨率程序流程其具体的实现过程如下: (1) 发送“写配置”指令初始化DS1620,将其设置为单次温度转换方式以及处理器控制状态,指令为0CH、03H; (2) 发“开始转化”指令(EEH); (3) 发“读配置”指令,读取状态寄存器数据。重复该指令直到DONE位为“1”,这意味着温度转换已经完成; (4) 发“读取温度”指令,从温度寄存器读取数据并转换为整数temp_read; (5) 发“读计数器”指令,从计数器读取9比特值,即count_remain; (6) 将非线性累加器中的值读入计数器,此时外部单元与DS1620无数据交换; (7) 重发“读计数器”指令,读取此时计数器的值,即count_per_c; (8) 由公式(5-10)计算得到精确的温度值。 6 实验结果 在以下实验结果中,各种电量的测试采用的标准源及检定装置为ST-9020电能表现场检测仪(0.01)级;测试用蓄电池为南都公司的GFM200,并将其在额定负载情况下以0.1C的放电率恒流放电所得到的容量作为标准容量;测试环境温度均为240C。蓄电池剩余容量测试结果如表1所示;蓄电池单体电压测试结果如表2所示。 表1 蓄电池剩余容量测试结果表2 蓄电池单体电压测试结果从以上的测试结果可以看出系统具有较高的测量精度,完全可以满足《通信电源和空调集中监控系统技术要求》中的规定。从而证明了本文所提出的本地用通信电源集中监控系统中蓄电池监控模块设计方案的可行性,具有工程实用价值。 参考文献 [1] 郑伟,通信用蓄电池监测系统的实现方法[J],南京邮电学院学报,1997,3. [2] 高明裕,蓄电池剩余容量在线测试[J],电测与仪表,2000,9. [3] 李广第,单片机基础[M],北京航空航天大学出版社,1996. [4] YDN023—1996,通信电源和空调集中监控系统技术要求及通信协议[S]. [5] 刘希禹,通信电源与空调及环境集中监控系统[M],北京人民邮电出版社,1999. [6] 陈汝全,电子技术常用器件应用手册[J],北京机械工业出版社,2001.

    时间:2018-12-07 关键词: 电源技术解析 通信电源 集中监控 vrla蓄电池

  • 一种通信电源监控系统组网方案的设计

    1 引言 《通信电源和空调集中监控系统技术要求》中规定监控系统在结构上是一个多级的分布式计算机监控网络[2],一般可分为三级,即监控中心(SC—SupervisiON Center)、监控站(SS—Supervision STaTIon)和监控单元(SU—Supervision Unit)。对于通信电源监控系统来说,没有必要设置监控中心,因此可以简化为两级集散式结构,由上位机和下位机组成[1-2]。 2 通信电源监控系统组网方案探讨 通信电源监控系统的组网目前主要可以考虑采用以下几种方案: 第一种是目前仍然广泛使用的主从式总线网络,这种网络结构以上位机为中心,通过RS485或RS422接口将各种具有通信功能的下位机连接起来,采用查询方式来实现遥测、遥信和遥控功能,下位机与智能设备之间则可以采用点对点的串行通信(RS232)。这种结构的优点是可以十分方便的实现小规模监控系统,缺点是组网受到通信距离的限制。 第二种是现场总线网络,它放弃了传统的主从式网络结构,实现了真正意义上的全分布式结构,使得每一个下位机都可以当作网络中一个对等的节点。同时它 还提供了到上一层网络的接口,可以方便的接入SCADA系统,实现远程通信及远程下载功能。其缺点是在与计算机互联时,还需要专门的网关,而且标准众多,难以普及。 第三种是以太网网络,随着计算机技术的发展,目前在有些通信电源监控系统中应用了以太网技术。这里的以太网是指由下位机和上位机直接通过以太网互连而生成的对等网络,在这种结构中,不仅下位机之间是对等的,而且计算机作为 “上位机”的概念也变得非常模糊。与前两种方案相比较而言,它具有较高的速度,但其缺点是造价不菲,难以适用于通信电源监控系统。 通过上述分析可以看出,传统的主从式网络最适合于通信电源监控系统的组网,但由于受到距离限制,因此必须加以改进。本系统利用现有的PSTN网解决了这一问题,即下位机与上位机之间的通信通过PSTN网实现,下位机与智能设备之间的通信则通过RS485构成主从式网络实现。 3 通信模块硬件电路设计 下位机作为直接面向设备的从机需要与上位机进行远程通信,同时下位机还要作为主机与各种智能设备通信。因此在本系统中同时采用了RS232和RS485 两种通信方式,其中下位机与上位机之间的通信通过RS232接入PSTN网实现,完成获取参数、传输数据以及远程报警等功能;下位机与各种智能设备之间的通信则通过RS485组网实现,获取数据及其工作状态[4]。 在本系统中,通信模块采用了单独的微处理器DS80C320,它在普通单片机基础上为P1口也定义了第二功能,从而拥有四个全双工串行通信口、六个外部中断、三个定时/计数器,而且在指令上与8051完全兼容,对于监控系统的通信单元来说十分适用。 3.1 下位机与上位机之间的通信 下位机与上位机之间的通信采用了PSTN网作为媒介,可以通过以下三种方案实现:第一种方案是采用专用Modem芯片,将Modem的功能直接在下位机中实现;第二种方案是扩展一个类似PCI或ISA的插槽,通过内置Modem连至PSTN网;第三种是扩展一个标准的全双工RS232通信接口,通过外置 Modem连至PSTN网。以上三种方案中,第一种方案具有成本低、便于集成化设计的优点,但缺点是软硬件的设计较为复杂,系统可靠性不高;第二种方案与内置Modem和扩展槽的硬件设计密切相关,不利于维护和升级;第三种方案具有通用性好、可靠性高、维护方便的优点,因此在本系统中采用第三种方案来实现下位机与上位机之间的通信。其具体实现电路如图1所示: 图1 DS80C320与Modem硬件接口图 图1中,8251是通用同步/异步收发器,它具有独立的接收器和发送器,通过编程可以以单工、半双工或全双工的方式进行通信。同时它还提供了多个控制信号,可以方便的实现与Modem之间的互联。由DS80C320的ALE、、组合产生2MHz脉冲作为8251的时钟信号,同时这一脉冲经过CD4024组成的分频器进行64分频后作为8251的接收、发送时钟。8251的片选信号 与地址译码器74LS138的 相连,控制/数据端接地址线A0,因此,8251的控制字寄存器和状态字寄存器的地址为BFFFH,数据缓冲地址为BFFEH。RXD和TXD完成数据的接收和发送,其他控制信号完成单片机与Modem之间的状态控制和检测:振铃指示信号RI经电平转换以后接至DS80C320的外部中断;载波检测信号CD经电平转换以后接至DS80C320的P1.1。当上位机拨号呼叫下位机时,振铃指示信号RI产生振铃,作为外部中断源产生中断,通信处理器复位P1.1输出有效DTR信号,摘机进入应答通信状态。 3.2 下位机与智能设备之间的通信 下位机与智能设备之间采用RS485主从式通信。RS485采用平衡发送和差分接收的方式来实现通信,具有很强的抗共模干扰能力,传输距离在10Kbps传输速率下可达1.2公里。其具体实现方案如图2所示。 图2 RS485通信的整体实现方案 在采用这种通信方案时应注意以下几点: (1) 在总线末端应接一个匹配电阻,吸收总线上的反射信号,消除信号传输中的毛刺,保证信号纯度; (2) 当总线上无信号传输时,处于悬浮状态,易受到干扰。因此应在差分信号的正、反端之间,正端与电源之间,反端与地之间各串接一个10K电阻,这样一来,当总线上无信号传输时,正端电平约为3.3V,负端电平约为1.7V,此时即使有干扰信号,也很难产生串行通信的起始信号“0”; (3) 由于RS485是一种半双工的通信方式,发送和接收共用一条通道,本系统采用MAX485对其进行扩展,接收、转换功能由和DE控制,因此必须采用处理器的一根口线控制其工作方式。由于单片机复位时,各端 口均为高电平,因此在连接时必须注意将该口线与DE相连,其反向信号与相连,以保证系统复位时,主从机都处于接收状态。 4 通信模块软件设计 4.1 上位机与下位机通信流程 上位机与下位机之间的通信包括上位机主动呼叫、下位机响应呼叫和下位机报警呼叫、上位机响应呼叫两种情况,其软件流程分别如图3、图4所示(只给出了下位机部分的程序流程)。 4.2 下位机与智能设备通信流程 由于RS485是半双工的通信方式,发送和接收均由同一器件和同一通道完成,因此控制信号高低电平的转换十分关键。本系统将单片机的发送中断标志TI和接收中断标志RI作为切换的参考,但此时必须注意应保证控制端 、DE的信号有效脉宽大于发送或接收一帧信号的长度。其具体的软件流程如图5所示。 图5 本地通信程序框图 5 实验结果 以交、直流电压为例给出该监控系统测试结果(测试用标准表为ESCORT3155A;测试环境温度均为180C)。直流电压信号测试结果如表1所示;交流电压测试结果(以A相交流输入为例)如表2所示。   从以上实验结果可以看出,系统具有较高的测量精度,完全可以满足《通信电源和空调集中监控系统技术要求》中的规定。 6 结束语 文章首先对通信电源监控系统目前存在的几种主要组网方案进行了分析,得出了传统的主从式网络优于其它组网方案而更适合于通信电源监控系统组网的结论,并针对传统的主从式网络受距离限制的缺点提出了一种改进方案。实践证明该改进方案对于目前已相当普遍的通信电源监控系统十分适用,基于该组网方案的通信电源监控系统具有采集精度高、成本低廉、便于升级等优点。 参考文献: [1] YDN023—1996.通信电源和空调集中监控系统技术要求及通信协议[S]. [2] 刘希禹.通信电源与空调及环境集中监控系统[M].北京:人民邮电出版社,1999. [3] 马明建,数据采集与处理技术[M]. 西安:西安交通大学出版社,2000. [4] 曹保根,主从式RS485应用系统的设计与调式[J],电子技术2000,NO.2.

    时间:2012-08-28 关键词: 方案 组网 监控系统 通信电源

  • 36V-72V通信电源输入12V输出的电源电路

    36V-72V通信电源输入12V输出的电源电路

    36V-72V通信电源输入12V输出的电源电路

    时间:2014-01-22 关键词: 电源电路 通信电源 电源通信电源

  • 未来中国通信电源市场发展潜力巨大

    通信电源是整个通信网络的关键基础设施,3G投资将新增大量通信电源需求。3G建设投资的70%在无线接入网,预计3G整体建设将建成基站近35万座,而通常1座基站要配套1套通信电源,再加上原有通信电源的更新,不难预料,未来中国通信电源市场将飞速发展。由于要确保奥运会期间能使用3G服务,中国移动计划在北京建设TD网络室外基站2059个,室内分布系统1015套,分别占此次TD网建设总量的23.94%和26.91%。在2008年,中国通信电源市场将快速的向前发展。首先是电信网络向全IP化、宽带化和移动化方向发展,决定了通信电源的快速发展。从电信网络的技术变化和用户需求的变化趋势来看,电信网络的技 术演进趋势将会向全IP化的方向发展。目前设备商与运营商正在积极推动电信网络的全IP化的进程。从电信行业的技术变化趋势来看,移动设备和数据通信设 备、IMS系统将会成为未来通信设备的增长重点。其次,电信运营商全业务发展的趋势将带动通信电源市场的快速增长。全业务运营是电信行业发展的方向。全业务运营有电信行业技术和管制政策两方面 的驱动。国内电信行业的发展将会顺应这种发展趋势。目前国内运营商除中国联通拥有全业务运营牌照外,其他运营商都没有全业务运营牌照。而全业务的运营,就 需要全业务的网络支撑,电信和网通未来将会加大移动网络的投资力度,而中移动将会加大宽带接入网的投资力度。因此通信电源等设备将在未来有很好的发展机 会。最后,电信业转型与三网融合将带来机遇。国内以中国电信为首的固网运营商相继提出了融合转型目标,目前转型收入已超过20%。中国电信转型的战 略目标是向综合信息服务提供商转变。运营商针对转型战略提出了网络转型、业务转型和组织转型等具体实施内容。在转型过程中,网络转型是基础,网络转型是达 到业务转型的需要。网络转型的方向是实现以IP为基础的宽带化、移动化的融合网络。2007年,通信电源市场主要受益于四大因素:TD-SCDMA试商用、2G扩容、服务外包、海外规模突破。有数据显示,2007年通信电源销 售量达到29.6万台,同比增长10.3%。而在未来5年,中国通信电源市场的外部环境将进一步向有利的方向发展。预计到2012年,通信电源市场销售规 模将达到40万台,销售额达到50亿元。重要技术环节预计也将相继取得重要进展,从而有力地推动中国通信电源市场的发展。

    时间:2008-07-01 关键词: 中国 巨大 通信电源 潜力

  • Vishay推出用于通信电源的170V TMBS 整流器

      日前,宣布,推出9款采用功率、和TO-3PW封装的170V器件,丰富和扩大了TMBS® MOS势垒肖特基系列。这些器件定位于应用,电流等级从10A至80A,在30A下的典型正向压降为0.65V。  新器件采用一种双中心抽头的配置形式,包括10A V10170C和VB10170C,40A V40170C、VB40170C和V40170PW,60A V60170G、VB60170G和V60170PW,以及80A V80170PW。  所有9款器件的最高结温为175℃。另外,封装的器件的潮湿敏感度等级为1,采用和TO-3PW封装的器件的最高焊浴温度为275℃,符合JEDEC JS709A的无卤素规定。  新款170V TMBS现可提供样品,并已实现量产,大宗订货的供货周期为八周。

    时间:2018-12-11 关键词: Vishay 整流器 通信电源 tmbs 总线与接口

  • 最新3-30W高性能通信电源,金升阳助力5G产业加速

    最新3-30W高性能通信电源,金升阳助力5G产业加速

    金升阳最新发布的3-30W开板式通信电源VCB_SO-3/6WR3、VCB_SBO-10/30WR3系列,使用自主研发的IC,从内部器件实现国产化,具有高性能、小体积、高功率密度的优势,助力5G行业发展。 此系列通信电源工作温度达-40 to +85℃,达到最高工作温度85℃时带70%负载,具有优良的温度降额曲线,隔离电压为1500VDC,空载电流低至3mA,输出效率高达90%。全系列产品所有器件均涂覆三防漆,保护线路板免受坏境的侵蚀,具有输入欠压保护、过流、短路等保护功能,可有效防止客户系统或设备工作异常造成不必要的损失。产品满足UL/CE 62368认证,其中30W系列产品满足DOSA标准。 产品应用 广泛应用于通信领域,如 FSU、交换机、电池在线监测、智能通信网关、GPS 时钟同步及 4G/5G 基站相关直流供电等设备。 产品特点 ● 工作温度范围: -40 to +85℃ ● 输出效率高达90% ● 空载电流低至3mA ● EMI性能满足CISPR32/EN55032 ClassB ● 满足 UL 62368 认证

    时间:2020-03-11 关键词: 5G 通信电源 开板式

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